Manualrx01 Radiofisica

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Radiofísica, primer parte del Manual de Radiología publicado por Claudio Toso y Gustavo Sosa Escalada de Argentina

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Manualrx01 Radiofisica

  1. 1. MANUAL INTERACTIVO DE RADIOLOGIA TEORIA, TEXTO Y MATERIAL RADIOLOGICO T.R: CLAUDIO TOSO . FISICA Y DISEÑO GRAFICO T.R: GUSTAVO SOSA ESCALADA RADIOFISICA HUESOS Y ARTICULACIONES ESTUDIOS CONTRASTADOS ESTUDIOS ESPECIALES
  2. 2. MANUAL DE RADIOLOGIA RADIOFISICA Atomo y Electricidad Transformador – Capacitor – Rectificador Tubo de rayos Radiación electromagnética Los rayos X – Propiedades Nitidez de la imagen - Borrosidades Pantallas y chasis Radioscopia Dosimetria TABLA CUANTICA
  3. 3. MANUAL DE RADIOLOGIA 1: ATOMO Y ELECTRICIDAD EL FENÓMENO DE LA ELECTRICIDAD ES CONOCIDO DESDE LA ANTIGUEDAD EN FORMA DE RELÁMPAGO, CENTELLAS, FUEGOS DE SAN TELMO, CHISPAS PRODUCIDAS EN LUGARES MUY SECOS CON ELEMENTOS QUE PRODUCEN ELECTROSTÁTICA, ETC. LA ELECTRICIDAD SE PRODUCE PORQUE CIERTOS ELEMENTOS, EN DETERMINADAS CIRCUNSTANCIAS, PUEDEN SEPARAR DE CADA UNO DE SUS ÁTOMOS UN ELECTRÓN QUE VIAJARÁ HASTA OTRO ÁTOMO. EL FLUJO DE ELECTRONES DE UN ÁTOMO A OTRO CREA LA CORRIENTE ELÉCTRICA. EXISTEN 5 FORMAS DE CREAR ELECTRICIDAD: POR FRICCIÓN, CALOR, RADIACIÓN, REACCIÓN QUÍMICA Y POR INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA. POR LO TANTO LO PRIMERO QUE DEBEMOS CONOCER PARA ESTUDIARLA ES LA ESTRUCTURA ATÓMICA. SÓLO ASÍ PODREMOS COMPRENDER LAS CARACTERÍSTICAS DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA QUE USAREMOS EN CUALQUIER EQUIPO DE RAYOS. PARA TENER UNA IDEA DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL TIPO DE ENERGÍA ELÉCTRICA QUE CONECTAREMOS AL EQUIPO DE RAYOS, CONVIENE CONOCER LA HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD, SU DESCUBRIMIENTO, DESARROLLO Y PROPIEDADES. EN PRIMER LUGAR DIREMOS QUE LA PALABRA ELECTRICIDAD PROVIENE DEL GRIEGO, ELEKTRON. EL ELECTRÓN ES UNA PARTÍCULA SUBATÓMICA QUE GIRA ALREDEDOR DE NÚCLEO DEL ÁTOMO. ASÍ QUE CONVIENE TENER UNA MÍNIMA NOCIÓN SOBRE LA HISTORIA DEL ÁTOMO.
  4. 4. EL ATOMO DESDE LA ANTIGÜEDAD, LOS FILÓSOFOS GRIEGOS CREÍAN QUE TODOS LOS ELEMENTOS DE LA NATURALEZA ESTABAN COMPUESTOS POR PEQUEÑOS LADRILLOS INDIVISIBLES, A LOS QUE LLAMARON ÁTOMOS. LA PALABRA ÁTOMO SIGNIFICA INDIVISIBLE, Y COMO LOS GRIEGOS CREÍAN QUE TODO EL MUNDO ESTABA FORMADO POR CINCO ELEMENTOS, ASIGNARON UN POLIEDRO REGULAR A CADA ELEMENTO: TIERRA, AGUA, FUEGO, AIRE Y QUINTAESCENCIA (QUE CORRESPONDERÍA AL ALMA O MENTE). CADA ELEMENTO CORRESPONDÍA A UN SÓLIDO PLATÓNICO (TETRAEDRO, CUBO, OCTAEDRO, DODECAEDRO E ICOSAEDRO, ASI COMO A UN COLOR Y UNA NOTA MUSICAL. SI BIEN AHORA SABEMOS QUE LOS ÁTOMOS NO TIENEN CORRESPONDENCIA CON LOS ELEMENTOS, DEBEMOS AL MENOS RECONOCER QUE EN ALGUNOS COMPUESTOS, CUANDO LOS ÁTOMOS SE COMBINAN PARA FORMAR MOLÉCULAS, SE UBICAN EN LA RED CRISTALINA FORMANDO LOS MISMOS POLIEDROS DEFINIDOS POR PLATON Y DESCARTES. ES MÁS, LA MAYORÍA DE LOS CRISTALES DE LOS ELEMENTOS Y COMPUESTOS ADOPTAN UNA GEOMETRIA QUE COINCIDE CON UNA RED CRISTALINA DEFINIDA POR CUBOS, OCTAEDROS Y TETRAEDROS, ASÍ COMO UNA GEOMETRIA PLANA FORMADA POR CUADRADOS, ROMBOS Y HEXÁGONOS. ESTA RED ES CONOCIDA EN GEOLOGÍA COMO RED CRISTALINA O DE BRAVAIS.
  5. 5. HISTORIA DEL ATOMO EL PRIMER CIENTIFICO EN PUBLICAR UNA TEORÍA ATÓMICA FUE: JOHN DALTON E. DE INGLATERRA 1766 - 1844. FUE UN QUÍMICO Y FÍSICO BRITÁNICO QUE DESARROLLO LA PRIMERA TEORÍA ATÓMICA EN LA QUE SE BASA LA CIENCIA FÍSICA MODERNA. SU TEORÍA FUE FORMULADA PRIMERAMENTE EN 1803 Y EN 1808 PUBLICO SU OBRA NUEVO SISTEMA DE FILOSOFÍA QUÍMICA . EN ESTE LIBRO EXPLICABA SU TEORÍA ATÓMICA.  EL MODELO ATÓMICO DE DALTON INTRODUCE LA IDEA DE DISCONTINUIDAD DE LA MATERIA, ES DECIR, ESTA ES LA PRIMERA TEORÍA CIENTÍFICA DE LA HISTORIA QUE CONSIDERA QUE LA MATERIA ESTA DIVIDA POR ÁTOMOS. PARA EL FÍSICO INGLÉS, LOS ÁTOMOS ERAN ESFERAS MACIZAS. SIN EMBARGO AÚN NO SE CAPTABA LA IDEA DE DUALIDAD ATÓMICA COMO UN PAR DE FUEZAS POSITIVA Y NEGATIVA. EN ESA ÉPOCA SE CONSIDERABA AL ÁTOMO COMO UN SIMPLE LADRILLO DE LA MATERIA SIN POLARIDAD NI DISTINCIÓN ENTRE NÚCLEO Y ÓRBITAS ELECTRÓNICAS. PASARÁN MUCHOS AÑOS HASTA QUE THOMPSON PROPUSIERA OTRA TEORÍA EN LA QUE SE DEMOSTRABA QUE EL ÁTOMO ESTABA FORMADO POR VARIAS PARTÍCULAS. DESDE EL MOMENTO EN QUE SE ACEPTARA EL MODELO DE THOMPSON, LA PALABRA ÁTOMO PASARÍA A SER UN TÉRMINO INCORRECTO, YA QUE EL VERDADERO ÁTOMO NO SERÍA INDIVISIBLE, YA NO SERÍA UN SIMPLE LADRILLO.  
  6. 6. POSTERIORMENTE JOSEPH JOHN THOMSON DE CHEETAM HILL, INGLATERRA 1856 TRABAJÓ HASTA SU MUERTE EN CAMBRIDGE, INGLATERRA EN 1940 SE INTERESÓ POR LOS PROBLEMAS DE LA FÍSICA EN GENERAL, PERO ESPECIALMENTE INVESTIGÓ LAS PROPIEDADES ELÉCTRICAS DE LA MATERIA. SEGÚN EL MODELO DE THOMSON EL ÁTOMO CONSISTÍA EN UNA ESFERA DE MATERIA CARGADA POSITIVAMENTE EN LA QUE SE HALLABAN INCRUSTADOS DE UN MODO PARECIDO COMO LO ESTÁN LAS PASAS EN UN PASTEL. ESTE SENCILLO MODELO EXPLICABA EL HECHO DE QUE LA MATERIA FUESE ELÉCTRICAMENTE NEUTRA. RECIÉN EN ESTA ÉPOCA SE DESCUBRIÓ QUE EL ÁTOMO NO ES UN SIMPLE LADRILLO DE LA MATERIA, SINO QUE CONTIENE LA DUALIDAD NÚCLEO-ELECTRÓN, CON SUS CORRESPONDIENTES CARGAS POSITIVA Y NEGATIVA. EL EXPERIMENTO CON EL TUBO DE CROOKES PERMITIÓ EL HALLAZGO DE LA DESVIACIÓN DEL ELECTRÓN COMO PARTÍCULA SUBATÓMICA, LO CUAL ES EL FUNDAMENTO DE LA TEORÍA DE LA ELECTRICIDAD. + - + -
  7. 7. EL TERCER CIENTÍFICO PROMINENTE EN LA INVESTIGACIÓN ATÓMICA FUE ERNEST RUTHERFORD, DE NELSON, NUEVA ZELANDA 1871 TRABAJÓ EN CAMBRIDGE, INGLATERRA HASTA SU MUERTE EN 1937. FUE UN FÍSICO BRITÁNICO Y ALUMNO DE J.J. THOMSON. DEDICÓ SU VIDA AL ESTUDIO DE LA MATERIA Y LA RADIACTIVIDAD. EN 1911, ERNEST RUTHERFORD INTRODUJO UN NUEVO MODELO DE ÁTOMO, TAMBIÉN LLAMADO MODELO ATÓMICO PLANETARIO. RUTHERFORD CONSIDERÓ QUE EL ÁTOMO SE DIVIDÍA EN:  UN NÚCLEO CENTRAL, EL CUAL CONTIENE LOS PROTONES Y NEUTRONES, Y POR TANTO ALLÍ, SE CONCENTRA TODA LA CARGA POSITIVA Y TAMBIÉN CASI TODA LA MASA DEL ÁTOMO.  UNA CORTEZA, FORMADA POR LOS ELECTRONES, QUE GIRAN ALREDEDOR DEL NÚCLEO EN ÓRBITAS CIRCULARES, DE FORMA SIMILAR A COMO LOS PLANETAS GIRAN ALREDEDOR DEL SOLO, POR LO QUE TAMBIÉN ES LLAMADO MODELO ATÓMICO PLANETARIO. CUANDO UN ELECTRÓN DE LA ÓRBITA MÁS ALEJADA DEL NÚCLEO SALTA A UN ÁTOMO VECINO, SE PRODUCE EL FLUJO ELÉCTRICO. AÚN NO SE DESCUBRIRÍA LA DISTANCIA ´NI LA CANTIDAD DE ELECTRONES EN CADA ÓRBITA.
  8. 8. EN 1913 NIELS BOHR DESARROLLO UN MODELO EN EL QUE EXPONÍA LOS SIGUIENTES POSTULADOS: UN ELECTRÓN EN UN ÁTOMO SE MUEVE EN UNA ÓRBITA CIRCULAR ALREDEDOR DEL NÚCLEO BAJO LA INFLUENCIA DE LA ATRACCIÓN DE COULOMB ENTRE EL ELECTRÓN Y EL NÚCLEO, SUJETÁNDOSE A LAS LEYES DE LA MECÁNICA CLÁSICA. ADEMÁS CADA ELECTRÓN PUEDE MOVERSE EN UNA ÓRBITA PREDETERMINADA SEGÚN LA FÓRMULA DR PLANCK, Y NO RN ÓTBITAS INTERMEDIAS. ES COMO SI CADA ÓRBITA FUERA UN ESCALÓN, Y EL ELECTRÓN PUEDE SALTAR DE UN ESCALÓN A OTRO CUANDO ACUMULA O PIERDE UNA CANTIDAD DISCRETA DE ENERGÍA LLAMADA CUANTO.
  9. 9. EL ÁTOMO SEGÚN PLANK: SABEMOS QUE LA MATERIA ESTÁ DIVIDIDA EN UNAS PARTÍCULAS MÍNIMAS, LOS ÁTOMOS, DE FORMA QUE CUALQUIER CANTIDAD DE MATERIA SERÁ SIEMPRE UN NÚMERO ENTERO ÁTOMOS. LA TEORÍA CUÁNTICA DE PLANCK EXTIENDE ESTA IDEA A LA ENERGÍA: CUANDO UNA SUSTANCIA ABSORBE O EMITE ENERGÍA, NO PUEDE ABSORBERSE O EMITIRSE CUALQUIER CANTIDAD DE ENERGÍA, SINO QUE DEFINIMOS UNA CANTIDAD MÍNIMA LLAMADA CUANTO (QUE SERÁ EL EQUIVALENTE EN ENERGÍA A LO QUE ES EL ÁTOMO PARA LA MATERIA). DE ESTA MANERA, CUALQUIER CANTIDAD DE ENERGÍA QUE SE EMITA O SE ABSORBA DEBERÁ SER UN NÚMERO ENTERO DE CUANTOS. LOS TRABAJOS DE BOHR Y PLANCK EXPLICARON LA EMISIÓN DE LA RADIACIÓN QUE EMITEN LOS ÁTOMOS EN LA FORMACIÓN DEL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
  10. 10. POR DEFINICIÓN, MATERIA ES TODO AQUELLO QUE CONSTITUYE LA SUSTANCIA DEL UNIVERSO FÍSICO, Y ESTA CONSTITUIDA POR ÁTOMOS. LOS ÁTOMOS SON TAN PEQUEÑOS QUE EN UN CENTÍMETRO LINEAL, CABEN 100.000.000 DE ELLOS, SIENDO SU RADIO DE 10 A LA MENOS OCHO CM Y SUS NÚCLEOS TIENEN DIMENSIONES DE ENTRE 10.000 Y 100.000 VECES MAS PEQUEÑOS. SU RADIO ES DE 10 A LA MENOS TRECE CM.
  11. 11. EN UNA SUSTANCIA SÓLIDA, LOS ÁTOMOS SE ENCUENTRAN EN CONTACTO ENTRE SI Y PERMANECEN LIGADOS ENTRE SI. POR ESO LOS SÓLIDOS CONSERVAN SU FORMA. EN UN LÍQUIDO, LOS ÁTOMOS TAMBIÉN ESTÁN EN CONTACTO, PERO NO PERMANECEN LIGADOS, POR ESO PUEDEN ADAPTAR LA FORMA DSE UN RECIPIENTE. LOS ÁTOMOS DE LOS GASES ESTÁN ALEJADOS UNOS DE OTROS Y CHOCAN FUERTEMENTE ENTRE SI, DE MANERA QUE PUEDEN IR A CUALQUIER PARTE DEL RECIPIENTE, QUE LOS CONTENGA. LA IMAGEN DE UN ÁTOMO NOS HACE RECORDAR A UN SISTEMA PLANETARIO, EN EL CUAL, EL NÚCLEO ESTA EN EL CENTRO Y LOS ELECTRONES, GIRAN A SU ALREDEDOR. LOS QUE NO PODEMOS DECIR ES EXACTAMENTE, DONDE SE ENCUENTRA CADA ELECTRÓN, EN CADA INSTANTE. EL NÚCLEO ESTA FORMADO A SU VEZ POR PROTONES Y NEUTRONES, LOS CUALES ESTÁN EN CONTACTO INTIMO. LOS ELECTRONES TIENEN CARGA NEGATIVA, LOS PROTONES POSITIVA Y LOS NEUTRONES, NEUTRA. LOS ÁTOMOS SON ELÉCTRICAMENTE NEUTROS PUES EL Nº DE ELECTRONES ORBITALES ES IGUAL AL Nº DE PROTONES DEL NÚCLEO; A ESTE Nº SE LO LLAMA NUMERO ATOMICO O Z. VER TABLA DE LOS ELEMENTOS
  12. 12. EL SECRETO DE LA ELECTRICIDAD SUBYACE EN LA ÚLTIMA ÓRBITA DE CIERTOS ÁTOMOS. EN EL CASO DE LOS METALES CONDUCTORES, EL ELECTRÓN DE LA ÚLTIMA CAPA, LA MÁS ALEJADA DEL NÚCLEO, SE LIBERA PARA VIAJAR DE UN ÁTOMO A OTRO, CREANDO ASÍ LA CORRIENTE ELÉCTRICA. EN ESTA FIGURA VEMOS UN ÁTOMO QUE NO ESTÁ EMITIENDO ELECTRICIDAD, YA QUE EL ELECTRÓN GIRA PERO NO ABANDONA SU ÓRBITA. LOS ÁTOMOS, EN SU FORMA MÁS SIMPLE ESTÁN FORMADOS POR UN NÚCLEO CON PROTONES Y NEUTRONES, Y UNA CANTIDAD DE ELECTRONES GIRANDO A SU ALREDEDOR EN ÓRBITAS DEFINIDAS. EL ÁTOMO MÁS SIMPLE ES EL HIDRÓGENO, QUE CONSTA DE UN PROTÓN EN EL NÚCLEO, CON CARGA POSITIVA, Y UN SOLO ELECTRÓN GIRANDO A SU ALREDEDOR, DE CARGA NEGATIVA. UN ÁTOMO DE COBRE, POR EJEMPLO, TENDRÁ 29 PROTONES EN EL NÚCLEO Y 29 ELECTRONES GIRANDO A SU ALREDEDOR. DEBIDO A LA ESTRUCTURA CUANTICA DE LAS ÓRBITAS, EL ELECTRÓN Nº 29 PUEDE ESCAPAR CON RELATIVA FACILIDAD A LOS ÁTOMOS VECINOS, RAZÓN POR LA CUAL EL COBRE ES UN BUEN CONDUCTOR. TODO ÁTOMO, EN SU ESTADO FUNDAMENTAL DEBE TENER LA MISMA CANTIDAD DE PROTONES QUE DE ELECTRONES, O SEA LA MISMA CANTIDAD DE CARGAS POSITIVAS QUE NEGATIVAS. SI UN ÁTOMO PIERDE UN ELECTRÓN, SE TRANSFORMA EN UN IÓN POSITIVO O CATIÓN, PORQUE TIENDE A IR HACIA EL CATODO NEGATIVO. Y SI GANA UN ELECTRÓN, SE TRANSFORMA EN UN IÓN NEGATIVO O ANIÓN, PORQUE TIENDE A IR HACA EL ANODO POSITIVO.
  13. 13. EL PROTON, EN AZUL, PERMANECE EN EL CENTRO. EL ELECTRON INTERNO, VERDE, GIRA CONSTANTEMENTE. EL ELECTRON EXTERNO, ROJO, SALTA DE UN ATOMO A OTRO. A MEDIDA QUE AVANZA, OTRO ELECTRON LO REEMPLAZA, PERPETUANDO ASI EL FLUJO ELECTRICO FOTOGRAFIA DE UN ÁTOMO, OBTENIDA CON UN MICROSCOPIO DE BARRIDO
  14. 14. UNA DE LAS PRIMERAS PRUEBAS DE LA EXISTENCIA DEL ELECTRÓN PROVINO DE UNA SERIE DE EXPERIMENTOS CON EL TUBO DE CROOKES. THOMPSON DISEÑÓ UN TUBO CON UNA LÁMINA METÁLICA EN FORMA DE CRUZ DENTRO DEL TUBO. AL PROYECTAR LOS ELECTRONES DESDE EL CÁTODO HASTA EL ÁNODO CON SU COBERTURA FLUORESCENTE, SE DIBUJABA CLARAMENTE LA SOMBRA DE LA CRUZ. EN OTRA EXPERIENCIA SE PUSO UN MOLINILLO EN EL CENTRO DEL TUBO, EL CUAL GIRABA CUANDO LOS ELECTRONES LO GOLPEABAN. ESTAS EXPERIENCIAS CONFIRMARON FINALMENTE QUE LA ELECTRICIDAD ES PRODUCIDA POR UN FLUJO DE ELECTRONES QUE SALEN DEL POLO NEGATIVO Y SON ATRAÍDOS HACIA EL POSITIVO. MOLINILLO DE CROOKES (CLICKEAR) - +
  15. 15. CONSTITUCION FISICA DE LA MATERIA CUALQUIER FORMA DE MATERIA SE ENCUENTRA CONSTITUIDA POR ATOMOS Y ESTOS PUEDEN SER REDUCIDOS A PARTÍCULAS AUN MÁS PEQUEÑAS, LLAMADAS ELECTRONES, PROTONES Y NEUTRONES. EN CONDICIONES NORMALES, EL ÁTOMO SE ENCUENTRA EN EQUILIBRIO Y ES ELÉCTRICAMENTE NEUTRO. POR CADA PROTÓN QUE SE ENCUENTRA EN EL NÚCLEO, EXISTE UN ELECTRÓN EN ÓRBITA Y EL NEUTRÓN , COMO NO TIENE CARGA, SOLÓ AÑADE PESO ATÓMICO “A”AL ÁTOMO. SI SE RETIRAN UNO O MÁS ELECTRONES DE SUS ÓRBITAS, EL ÁTOMO PIERDE SU NATURALEZA ELÉCTRICA Y SE CARGA POSITIVAMENTE. DE ESTA MANERA, SE VUELVE INESTABLE, Y SE DENOMINA ION POSITIVO . AL ELECTRÓN LIBERADO SE LO LLAMA ION NEGATIVO . Y JUNTOS SE LOS RECONOCE COMO PAR DE IONES. RESUMIENDO, PODEMOS DECIR, QUE EL DESPLAZAMIENTO DE LOS ELECTRONES DE SUS ORBITAS CREA PARES DE IONES Y ESTO SE DENOMINA IONIZACION ATOMICA. LOS RAYOS X SON CAPACES DE CAUSAR ESTA IONIZACION.
  16. 16. K L M N PROTONES NEUTRONES ELECTRONES CAPAS U ORBITAS ESTRUCTURA CONVENCIONAL DEL ATOMO La estructura atómica real sigue siendo un enigma. Hasta ahora se conocen mas de 200 partículas subatómicas y los científicos no se ponen de acuerdo en la estructura definitiva. Muchos científicos imaginan al átomo real como una serie de esferas concéntricas, como las capas de una cebolla. Sin embargo las fotos de la red atómica en la página 7 nos dan una idea de su forma real. Teniendo una idea básica de la estructura básica del átomo en la época actual, pasamos a ver la historia del movimiento de los electrones, es decir, la historia de la electricidad.
  17. 17. HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD En 1600 La Reina Elizabeth I ordena al Físico Real Willian Gilbert (1544-1603) estudiar los imanes para mejorar la exactitud de las Brújulas usadas en la navegación, siendo éste trabajo la base principal para la definición de los fundamentos de la Electrostática y Magnetismo. Gilbert fué el primero en aplicar el término Electricidad del Griego "elektron" = ambar. Gilbert es la unidad de medida de la fuerza magnetomotriz. En 1672 El Físico Alemán Otto von Guericke (1602-1686) desarrolló la primera máquina electrostática para producir cargas eléctricas. Máquina que consiste de una esfera de azúfre torneada, con una manija a través de la cual, la carga es inducida al posar la mano sobre la esfera. En 1733 El Francés Francois de Cisternay Du Fay (14/Sep/1698 - 1739) fué el primero en identificar la existencia de dos cargas eléctricas, las cuales denominó electricidad vitria y resinosa: En 1745 Se desarrolla lo que daría paso al Condensador Eléctrico , la botella de Leyden por E. G. Von Kleist (1700-1748) y Pieter Van Musschenbroeck (1692-1761) en la Universidad de Leyden, con esta botella se almacenó electricidad estática.
  18. 18. En 1800 Alejandro Volta (1745-1827) construye la primera celda Electrostática y la batería capaz de producir corriente eléctrica. Su inspiración le vino del estudio realizado por el Físico Italiano Luigi Galvani (1737-1798) sobre las corrientes nerviosas-eléctricas en las ancas de ranas. Galvani propuso la teoría de la Electricidad Animal, lo cual contrarió a Volta , quien creía que las contracciones musculares eran el resultado del contacto de los dos metales con el músculo. Sus investigaciones posteriores le permitieron elaborar una celda química capaz de producir corriente contínua, fue así como desarrollo la Pila . Volt es la unidad de medida del potencial eléctrico (Tensión). En 1819 El científico Danés Hans Christian Oersted (1777-1851) descubre el electromagnetismo, cuando en un experimento para sus estudiantes, la aguja de la brújula colocada accidentalmente cerca de un cable energizado por una pila voltáica, se movió. Este descubrimiento fué crucial en el desarrollo de la Electricidad, ya que puso en evidencia la relación existente entre la electricidad y el magnetismo. Oersted es la unidad de medida de la Reluctancia Magnética. En 1820 Jean-Baptiste Biot (1774-1862) y Felix Savart (1791-1841) Franceses, determinan la conocida ley de Biot-Savart mediante la cual, calculan la fuerza que ejerce un campo magnético sobre una carga eléctrica y definen que la intensidad del campo magnético producido por una corriente eléctrica es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, y en 1823 William Sturgeon (1753-1850) Inglés construye el primer electroimán. ELECTROIMAN
  19. 19. TRANSFORMADOR DINAMO MOTOR En 1821 MICHAEL FARADAY Científico Ingles, descubrió la relación entre la electricidad y el magnetismo, e inventó un ingenio en el cual un alambre con corriente giraba alrededor de un imán; transformaba pues la electricidad en movimiento mecánico. En 1831, Faraday llev ó a cabo experimentos que demostraron que un imán en movimiento induc í a una corriente en un alambre. Había demostrado que se podía producir electricidad sin sustancias químicas. Anteriormente a esta fecha, la única fuente de donde se podía obtener energía eléctrica era de una pila. Durante el mismo año , Faraday en sus experimentos con electricidad, enrolló dos bobinas de alambre en un anillo de hierro. Cuando conectaba una bobina a una pila, pasaba una corriente por la otra (no conectada). Al desconectarla, se generaba otro impulso en la segunda bobina. Había inventado el transformador , demostrando que sólo se puede transformar la corriente eléctrica si es alterna, si oscila entre positivo y negativo o si se enciende y apaga por pulsos .
  20. 20. En 1823 Andre-Marie Ampere (1775-1836) establece los principios de la electrodinámica, cuando llega a la conclusión de que la Fuerza Electromotríz es producto de dos efectos: La tensión eléctrica y la corriente eléctrica. Experimenta con conductores, determinando que estos se atraen si las corrientes fluyen en la misma dirección, y se repelen cuendo fluyen en contra. Ampere produce un exelente resultado matemático de los fenómenos estudiados por Oersted . Ampere es la unidad de medida de la corriente eléctrica. En 1826 El físico Alemán Georg Simon Ohm (1789-1854) fué quien formuló con exactitud la ley de las corrrientes eléctricas, definiendo la relación exacta entre la tensión y la corriente. Desde entonces, esta ley se conoce como la ley de Ohm. Ohm es la unidad de medida de la Resistencia Eléctrica. R= V / I Ohm = Volt / Amper En 1884 Heinrich Rudolf Hertz (1847-1894) demostró la validez de las ecuaciones de Maxwell y las reescribió, en la forma que hoy en día es conocida. En 1888 Hertz recibió el reconocimiento por sus trabajos sobre las Ondas Electromagnéticas: propagación, polarización y reflexión de ondas. Con Hertz se abre la puerta para el desarrollo de la radio. Hertz es la unidad de medida de la frecuencia. Por ejemplo en la Argentina la red eléctrica funciona con 220 Volts y 50 Hertz. En Estados Unidos funciona con 110 V y 60 Hz.
  21. 21. En 1831 el físico JAMES CLARK MAXWELL nace en escocia. Fue el primero en exponer la teoría electromagnética de la luz. En 1871 demuestra que un circuito eléctrico oscilante irradia ondas electromagnéticas cuya velocidad es muy próxima a la velocidad de la luz; con lo cual vuelve a tomar fuerza la teoría de la forma ondulatoria de la misma. Este resultado indujo a creer que la luz consistía en una radiación de ondas electromagnéticas. Sin embargo, la teoría ondulatoria no puede explicar la emisión de fotones que, en cambio, era explicable mediante la teoría corpuscular. La unidad del flujo magnético en el sistema CGS (Maxwell) lleva ese nombre en honor a este científico. En 1905 ALBERT EISTEIN postula que la energía de un haz luminoso esta concentrada en pequeños paquetes o fotones (en lugar de estar distribuida por el espacio en los campos eléctricos y magnéticos de una onda electromagnética). Con este postulado se logra explicar el efecto fotoeléctrico; el descubrimiento del efecto Compton confirma la hipótesis.
  22. 22. CORRIENTE CONTINUA Y ALTERNA Habiendo tenido la noción de “que es la electricidad”, podemos abocarnos a la tarea de explicar qué características tiene la energía eléctrica que usamos tanto en nuestro hogar como en los equipos de electromedicina o en la red eléctrica en general. En primer lugar se desarrolló la corriente continua, la cual es generada por una bobina que gira dentro de un poderoso campo magnético. Este instrumento fue desarrollado básicamente por Faraday y tiene la característica de emitir una carga positiva por un cable, y una negativa por el otro. + - Cuando las espiras giran dentro del campo magnético fluye electricidad hacia el colector, el cual está dividido en dos semicírculos. Unas escobillas recogen la energía de tal modo que un cable queda siempre positivo y el otro siempre negativo. Las pilas, baterías y energía solar tambien suministran corriente continua. Sin embargo, al no oscilar ni pulsar, no puede transformarse ni enviarse por cables de cobre a mas de 200 metros, ya que pierde potencia por recalentamiento.
  23. 23. Si el dínamo tuviera una sola espira, la corriente se vería así, con un rizado simple. Pero como tiene varias espiras la corriente continua se ve como una sinusoide bastante pareja. Alrededor de 1900 Edison quiso crear una red eléctrica de corriente continua para iluminar Nueva York, pero no se pudieron salvar los obstáculos producidos por la distancia, de modo que se empleó la corriente alterna, desarrollada por Tesla, para tender la red eléctrica de esa ciudad y de todas las ciudades hasta hoy. Aquí vemos una animación del dínamo en funcionamiento con su respectiva producción de corriente continua y su rizado. El dínamo fue muy útil para la electricidad del automóvil hasta los años 80, ya que cargaba la batería directa-mente, sin rectificadores. Ultimamente los autos modernos tienen alternador, baterías secas, rectificadores, bobinas y transformadores.
  24. 24. Un alternador, es prácticamente igual a un dínamo. La diferencia fundamental consiste en que las espiras desembocan en dos anillos metálicos separados. Y no en dos hemi-anillos juntos como en el caso del dínamo. Las escobillas del alternador recogen la energía cada una de su anillo, y como cada espira del alternador induce corriente en el anillo constantemente, el rizado que se forma es una sinusoide perfecta, pasando en cada vuelta de positivo a negativo. El hecho de que la corriente eléctrica oscile entre positivo y negativo determina ciertas ventajas: Es posible construir redes eléctricas de largo alcance sin que pierda potencia. Es posible también aumentar o reducir el voltaje o amperaje con transformadores. Si un instrumento necesita corriente continua, es posible convertirla con rectificadores. Es habitual construir grandes usinas para generar corriente alterna y distribuirla en provincias enteras, cambiándola de trifasica a monofásica. VER SIMULACON DEL GENERADOR
  25. 25. En definitiva; los circuitos de corriente continua se caracterizan porque la energía fluye siempre en el mismo sentido. Los circuidos de corriente alterna se caracterizan porque la energía cambia el sentido de flujo una cantidad de veces por segundo, 50 en el caso de la Argentina. Esta frecuencia se denomina Hertz, por ejemplo 50 Hz. por segundo. Una vez comprendido el concepto de corriente alterna, pasaremos a analizar otra característica: las fases de la corriente. En la animación de la página anterior podemos ver cómo el alternador produce una sinusoide a medida que las espiras cruzan el campo magnético. Este tipo de corriente se llama monofásico. Sin embargo, las usinas suelen utilizar alternadores de 3 bobinados, con lo cual la corriente generada es TRIFASICA, o sea que consta de tres sinusoides desfazadas 1/3 una de la otra.
  26. 26. Una usina recibe energía en modo de combustible fósil, hidráulica, nuclear, eólica o solar, y por medio de enormes alternadores la convierte en energía eléctrica trifásica de alto voltaje. Luego se transmite por los cables de alta tensión y se va reduciendo el voltaje hasta llegar a la ciudad. Finalmente se divide la trifásica de modo que a tu vecino le toca una fase, otra para tu casa y otra para el siguiente vecino, de modo que cada casa tiene corriente monofásica. Sólo se deja trifásica (380 V.) para ascensores o máquinas de algunas fábricas.
  27. 27. VIVO RETORNO TIERRA 220 VOLTS MONOFASICA C. ALTERNA 50 HERTZ Los tomacorrientes antiguos tenían dos polos, el VIVO, y el RETORNO. Los modernos tienen un tercer contacto llamado TIERRA. El polo VIVO, es por donde llega la CA de 50 Hz y 220 V. Se detecta fácilmente con un destornillador tipo “buscapolo”. El buscapolo es un instrumento de medición que tiene en su interior una lamparita de neón, la cual brilla al transmitir electricidad de la punta a la base y luego a “tierra”. El polo RETORNO no tiene electricidad hasta que se conecte el aparato que va a funcionar en ese enchufe. Si aplicamos el buscapolo al retorno, no encenderá. El polo TIERRA tiene un alambre de cobre que va hasta la armazón metálica de la instalación eléctrica. Se usa exclusivamente por seguridad, porque en cado de cortocircuito o electrocución, la electricidad siempre busca el camino más rápido para descargarse y restaurar el equilibrio. En todos los casos el camino más rápido es “tierra”. Algunos equipos de rayos en los hospitales usan fichas monofásicas de otros formatos, y los equipos mas grandes, de tomografía y resonancia pueden usar trifásica.
  28. 28. 2 TRANSFORMADOR, VOLTAJE Y AMPERAJE HACIA FINES DEL SIGLO XVIII SE EMPEZARON A CONSOLIDAR LOS CONOCIMIENTOS FUNDAMENTALES SOBRE LA ELECTRICIDAD. ALESSANDRO VOLTA LOGRÓ CONSTRUIR LA PRIMER PILA ELÉCTRICA JUSTAMENTE CON UNA “PILA” DE MONEDAS DE COBRE Y CHAPITAS DE ZINC, INTERCONECTADAS Y SEPARADAS POR PAÑOS EMBEBIDOS EN ÁCIDO. PERO LO MÁS IMPORTANTE ES QUE LOGRO DEFINIR QUE EL VOLTAJE ES LA DIFERENCIA DE POTENCIAL ENTRE UN POLO POSITIVO Y UN NEGATIVO. AHORA LLAMAMOS VOLTAJE A LA TENSIÓN ELÉCTRICA Y LA MEDIMOS EN VOLTS, Y SE ABREVIA CON LA LETRA V. PODEMOS COMPARAR EL BAJO VOLTAJE COMO UN ESCAPE DE AGUA DE POCA PRESIÓN, QUE LLEGA A CORTA DISTANCIA, MIENTRAS QUE EL ALTO VOLTAJE O ALTA TENSIÓN, SE ASEMEJA A UN CHORRO DE AGUA QUE, SIN IMPORTAR SI ES FINO O GRUESO, SALE DISPARADO A GRAN VELOCIDAD Y DISTANCIA. ALTO VOLTAJE BAJO VOLTAJE MUCHA PRESIÓN POCA PRESIÓN
  29. 29. EN LA MISMA ÉPOCA, OTRO CIENTÍFICO LLAMADO AMPÉRE, DESCUBRIÓ LAS LEYES QUE SE REFIEREN AL CAUDAL DE ELECTRONES QUE CIRCULAN POR UN CABLE METÁLICO. POR LO TANTO EL AMPERAJE NO ES LA TENSIÓN, SINO EL CAUDAL DE ENERGÍA. SI EL CAUDAL ES MUY GRANDE Y EL CABLE MUY FINO, ÉSTE SE RECALIENTA Y PUEDE QUEMARSE. EL AMPERAJE SE MIDE EN AMPERES, Y LA ABREVIATURA ES LA LETRA A. SE PUEDE COMPARAR TAMBIÉN A UNA PILETA DE AGUA CON UN ORIFICIO DE SALIDA. SI EL ORIFICIO ES PEQUEÑO, EL CHORRO QUE SALE TIENE POCO CAUDAL, PERO SI ES GRANDE, TIENE MAYOR CAUDAL, MÁS AGUA POR SEGUNDO, INDEPENDIENTEMENTE DE LA PRESIÓN DEL VOLTAJE. UNA MANGUERA COMO LA QUE USAN LOS BOMBEROS, TIENE MUCHO CAUDAL Y MUCHA PRESIÓN, ES COMO UN CIRCUITO DE ALTO AMPERAJE Y ALTO VOLTAJE. EN CAMBIO UNA MANGUERA SIN PICO, COMO LA QUE USAMOS PARA REGAR LAS PLANTAS TIENE POCO CAUDAL Y PRESIÓN. ES COMO UN CIRCUITO DE BAJO AMPERAJE Y VOLTAJE. ALTO AMPERAJE BAJO AMPERAJE MUCHO CAUDAL POCO CAUDAL
  30. 30. UNA VEZ COMPRENDIDOS LOS CONCEPTOS DE VOLTAJE Y AMPERAJE, SE PUDO COMPRENDER CÓMO MODIFICARLOS O TRANSFORMARLOS, CÓMO FUNCIONA UN TRANSFORMADOR.FARADAY SE DIO CUENTA DE QUE EXISTE UNA RELACIÓN ENTRE LA ELECTRICIDAD Y EL MAGNETISMO. CUANDO ACERCABA UNA BRÚJULA A UN CABLE CON CORRIENTE, LA AGUJA MAGNÉTICA SE DESVIABA MUY POCO, PERO CUANDO ABRÍA O CERRABA EL CONTACTO, LA AGUJA SE MOVÍA SIGNIFICATIVAMENTE. GRACIAS A ESE DETALLE SE DESCUBRIÓ AÑOS DESPUÉS LA DIFERENCIA ENTRE CORRIENTE CONTINUA, ALTERNA Y PULSANTE. DESPUÉS DE AÑOS DE INVESTIGACIÓN PENSÓ EN ENROSCAR UN CABLE FORMANDO UNA BOBINA Y VIÓ QUE AL APLICAR CORRIENTE, LA BRÚJULA SE DESVIABA DESDE UNA GRAN DISTANCIA. Y TAMBIÉN LOGRÓ PRODUCIR ELECTRICIDAD MOVIENDO UNA BOBINA CERCA DE UN PODEROSO IMÁN. ESTOS DESCUBRIMIENTOS FUERON LA BASE DEL DÍNAMO, EL ELECTROIMÁN Y EL TRANSFORMADOR.YA HEMOS VISTO EN LA HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD QUE UN ELECTROIMÁN CONSISTE EN UNA HERRADURA CON UNA BOBINA A SU ALREDEDOR. SI LA ENERGÍA QUE CIRCULA POR LA BOBINA ES DE CC, SE FORMA A SU ALREDEDOR UN CAMPO MAGNÉTICO ESTABLE QUE ATRAE OBJETOS DE HIERRO, NÍQUEL, CROMO, ETC. SIN EMBARGO, UNA VEZ QUE EL ELECTROIMÁN DE CC ATRAE A UN OBJETO, YA NO REALIZA MÁS TRABAJO, MANTIENE EL CAMPO MAGNÉTICO PERO NO REALIZA OTRO DESPLIEGUE DE ENERGÍA HASTA QUE SE LE ACERQUE OTRO OBJETO DE HIERRO. ES COMO UN IMÁN NATURAL, NO EJERCE FUERZA ELECTRO MOTRIZ.EN CAMBIO SI A ESE MISMO ELECTROIMÁN LO CONECTAMOS A UNA FUENTE DE CA, POR EJEMPLO DE 220 V Y 50 HZ, CUALQUIER OBJETO QUE ATRAIGA, VIBRARÁ EN ESA FRECUENCIA. ES DECIR, EL ELECTROIMÁN DE CA ATRAE Y SUELTA AL METAL 50 VECES POR SEGUNDO. Y SI ACERCAMOS A ESE TROZO DE METAL UNA CAMPANITA, HABREMOS CONSTRUÍDO UN TIMBRE. ES DECIR, EL ELECTROIMÁN DE CA SI EJERCE UN TRABAJO PERMANENTE, UNA FEM. Y ÉSTA ES LA CLAVE DEL TRANSFORMADOR. UN TRANSFORMADOR SÓLO PUEDE FUNCIONAR CON CA.
  31. 31. FUENTE DE CC NNNNNNNNNNN SSSSSSSSSSSSSS FUENTE DE CA 50 Hz N S N S N S N S N S N S S N S N S N S N S N S N EL ELECTROIMÁN DE CC SIMPLEMENTE ATRAE OBJETOS DE HIERRO COMO CUALQUIER IMÁN PERMANENTE, UN POLO SIEMPRE ES NORTE Y EL OTRO SIEMPRE ES SUR. SE COMPORTA COMO UN IMÁN PERMANENTE. EN CAMBIO EL ELECTROIMÁN DE CA CAMBIA SU POLARIDAD DE N A S 50 VECES POR SEGUNDO, EJERCIENDO UNA FUERZA ELECTRO MOTRIZ (FEM) MUY GRANDE, Y HACIENDO VIBRAR A CUALQUIER OBJETO MAGNÉTICO QUE SE LE ACERQUE. SI LE ACERCAMOS OTRO ELECTROIMÁN EL RESULTADO SERÁ UN TRANSFORMADOR PRIMITIVO. SI UNIMOS AMBOS NÚCLEOS EN UNO SOLO, FORMANDO UN ANILLO, EVITAREMOS PÉRDIDAS DE ENERGÍA, Y SI CONTROLAMOS LA CANTIDAD DE ESPIRAS TANTO EN EL ELECTROIMÁN DE ENTRADA COMO EL DE SALIDA, PODREMOS CONTROLAR EL VOLTAJE Y AMPERAJE. Entrada de CA 220 V 100 espiras Salida de CA 440 V 200 espiras )) ))
  32. 32. AL CONTROLAR LA CANTIDAD DE ESPIRAS DEL NÚCLEO PRIMARIO CON RESPECTO AL SECUNDARIO, PODEMOS ELEVAR O BAJAR EL VOLTAJE DE SALIDA. ESTE SISTEMA SE ASEMEJA A UNA MÁQUINA FORMADA POR ENGRANAJES. SI EL ENGRANAJE PRIMARIO ES MAYOR QUE EL SECUNDARIO, ÉSTE ÚLTIMO GIRARÁ MÁS RÁPIDO. EN CAMBIO EL AMPERAJE SE CONTROLA AUMENTANDO O DISMINUYENDO EL TAMAÑO DE LOS NÚCLEOS Y EL GROSOR DE LOS CABLES. LOS EQUIPOS DE RAYOS X TIENEN HASTA 1 A (UN AMPÉRE) DE POTENCIA, Y EL TRANSFORMADOR PESA DE 10 A 50 KG. primario secundario ENTRADA PRIMARIO, CA, BAJO VOLTAJE SALIDA SECUNDARIO, CA, ALTO VOLTAJE
  33. 33. CAPACITOR Y RECTIFICADOR HABIENDO TENIDO LA NOCIÓN DE CÓMO LOS TRANSFORMADORES NOS BRINDAN EL ALTO VOLTAJE PARA EL TUBO DE RAYOS, VAMOS A ANALIZAR CÓMO LA ENERGÍA SE ACUMULA PARA EFECTUAR EL DISPARO. EN PRIMER LUGAR DIJIMOS QUE EL TRANSFORMADOR NOS ENTREGA CORRIENTE ALTERNA, SIN EMBARGO EL TUBO DE RX FUNCIONA CON CORRIENTE CONTINUA. PARA CONVERTIR LA CA EN CC SE UTILIZA UN COMPONENTE LLAMADO RECTIFICADOR. UN RECTIFICADOR SE COMPONE DE UNA PILA DE PLACAS METÁLICAS QUE TIENEN LA PROPIEDAD DE CONDUCIR LA ELECTRICIDAD CON MUCHA FACILIDAD EN UN SENTIDO Y CON MUCHA DIFICULTAD EN EL SENTIDO OPUESTO. EN LA PRIMERA MITAD DEL SIGLO XX SE USABAN VÁLVULAS RECTIFICADORAS QUE TENÍAN UN FILAMENTO QUE IRRADIABA ELECTRONES, UNA REJA INTERMEDIA Y UN ÁNODO. ALGUNAS VÁLVULAS RECTIFICADORAS, COMO LA DE ALGUNAS LOCOMOTORAS RUSAS LLEGARON A TENER EL TAMAÑO DE IN HOMBRE. LUEGO SE INVENTARON LOS SEMICONDUCTORES REDUCIENDO TREMENDAMENTE EL TAMAÑO. UN SEMICONDUCTOR ACTUAL TIENE EL TAMAÑO DE UNA MONEDA, AUNQUE PARA EQUIPOS GRANDES Y DE ALTO VOLTAJE SE USAN RECTIFICADORES DE VARIAS CAPAS. EN TODOS LOS SEMICONDUCTORES EXISTE BÁSICAMENTE UNA PLACA POSITIVA Y OTRA NEGATIVA CON UNA ZONA DE UNIÓN ENTRE ELLAS. SEGÚN CÓMO ESTÉN UBICADAS SE LLAMA AL DISPOSITIVO PN O NP. ALGUNOS SEMICONDUCTORES MÁS SOFISTICADOS TIENEN TRES CAPAS, DE MODO QUE PUEDEN SER PNP O NPN. ESTOS SEMICONDUCTORES FUNCIONAN COMO TRANSISTORES.
  34. 34. Esquema y símbolo de un rectificador; la corriente puede pasar en un solo sentido, por lo tanto al atravesarlo la CA se convierte en CC. Diversos diodos y rectificadores Diversas válvulas rectificadores y amplificadoras antiguas ONDA CUADRADA CORRIENTE ALTERNA ONDA SIERRA CORRIENTE CONTINUA RECTIFICADOR DE SEIS ETAPAS PARA ALTO VOLTAJE
  35. 35. UNA VEZ QUE EL ALTO VOLTAJE HA SIDO RECTIFICADO COMO CC, SÓLO LE FALTARÍA UN SOLO PASO PARA ACTIVAR EL TUBO DE RX. ESE PASO ES LA CAPACIDAD, ES DECIR, LA POSIBILIDAD DE ACUMULAR UNA BUENA CANTIDAD DE CC PARA EFECTUAR UN DISPARO CON EL VOLTAJE, AMPERAJE Y TIEMPO QUE NECESITEMOS. LA ELECTRICIDAD SE PUEDE ACUMULAR COMO SI FUERA AGUA EN UNA BOTELLA, ES MÁS, SI REVISAMOS LA HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD , RECORDAREMOS EL PRIMER CAPACITOR LLAMADO BOTELLA DE LEYDEN. UN CONDENSADOR O CAPACITOR CONSISTE EN DOS LÁMINAS DE METAL SEPARADAS POR UN AISLANTE O DIELÉCTRICO. SI AMBAS PLACAS ESTUVIERAN MUY SEPARADAS, PODRÍAN CARGAR UNA CANTIDAD MODERADA DE ELECTRICIDAD, UNA POSITIVA Y OTRA NEGATIVA. PERO SI AMBAS PLACAS SE ACERCAN LO MAS POSIBLE SIN PERDER LA AISLACIÓN, APROVECHAMOS UNA LEY QUE DICE QUE LAS CARGAS POSITIVA Y NEGATIVA TIENDEN A ATRAERSE, CON LO CUAL AMBAS PLACAS SE POLARIZAN AL MÁXIMO . DISTINTOS CONDENSADORES
  36. 36. UN EQUIPO DE RAYOS LLEVA CONDENSADORES MUY GRANDES Y CON DIELÉCTRICOS SUMAMENTE FUERTES. SI LOGRA PASAR LA CARGA DE UNA PLACA A OTRA, SE PRODUCE UN CHISPAZO QUE PUEDE QUEMAR EL CAPACITOR E INCLUSO HACERLO EXPLOTAR. LOS TUBOS DE RX FUNCIONAN CON VOLTAJES QUE VAN DE 40 KV. A 120 KV. DE MODO QUE LOS CAPACITORES DEBEN SER DE MUY BUENA CALIDAD. SIMBOLO DEL CAPACITOR CAPACITOR DE ALTO VOLTAJE
  37. 37. RESUMIENDO: CONCEPTOS BASICOS DE ELECTRICIDAD VOLTAJE : ES LA DIFERENCIA DE POTENCIAL ENTRE EL POLO POSITIVO Y EL NEGATIVO. SE MIDE EN VOLTS Y SU SÍMBOLO E V. EL VOLTAJE TAMBIÉN SE CATALOGA COMO ENERGÍA E. AMPERAJE : ES EL CAUDAL DE ENERGÍA, LA CANTIDAD DE ELECTRONES POR SEGUNDO QUE FLUYEN POR EL CABLE. SE MIDE EN AMPERES Y SU SÍMBOLO ES A. EL AMPERAJE TAMBIÉN SE CATALOGA COMO INTENSIDAD I. CAPACITANCIA : ES LA HABILIDAD DE UN CIRCUITO O COMPONENTE PARA ALMACENAR CARGAS. SE MIDE EN MICROFARADIOS Y SU SÍMBOLO ES MFD INDUCTANCIA : ES LA FUERZA ELECTROMOTRIZ AUTOINDUCIDA QUE PRODUCE UN CAMPO MAGNÉTICO AL PULSAR ALREDEDOR DE UN CONDUCTOR. COMO SE OPONE A LA INTENSIDAD, SE MIDE EN OHMS. FRECUENCIA : ES LA CANTIDAD DE VECES POR SEGUNDO QUE OSCILA LA POLARIDAD DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA. SE MIDE EN HERTZ Y SU SÍMBOLO ES HZ. OTROS CONCEPTOS IMPORTANTES : RESISTENCIA : ES LA OPOSICIÓN QUE OFRECEN CIERTOS MATERIALES AL PASO DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA, SE MIDE EN OHMS Y SU SÍMBOLO ES R LEY DE OHM : E = I / R VOLTAJE = AMPERAJE / RESISTENCIA
  38. 38. SECCION DE ALTA TENSION ESTA SECCIÓN ES LA RESPONSABLE DE CONVERTIR EL VOLTAJE DE 220 V QUE LLEGA DE LA RED ELÉCTRICA EN KILOVOLTAJE, CON LA FORMA DE ONDA APROPIADA. ESTA SECCIÓN TIENE TRES PARTES PRINCIPALES: TRANSFORMADOR ELEVADOR DE ALTA TENSIÓN TRANSFORMADOR DE BAJA TENSIÓN RECTIFICADOR DE CORRIENTE ALTERNA A CONTINUA. TODOS ESTOS COMPONENTES ESTÁN SUMERGIDOS EN ACEITE, AUNQUE EN LA SECCIÓN DE ALTA TENSIÓN, EL ACEITE SE USA FUNDAMENTALMENTE PARA FINES DE AISLAMIENTO ELÉCTRICO (RIGIDEZ DIELÉCTRICA). TRANSFORMADOR DE ALTA TRANSFORMADOR DE BAJA RECTIFICADOR
  39. 39. Resumiendo, aquí vemos el proceso completo para activar el tubo de RX 1-ALTERNADOR 2-RED ELECTRICA 3-TRANSFORMADOR 4-CAPACITOR RECTIFICADOR 5-COMANDO 6-TUBO DE RAYOS COMANDO VOLTAJE AMPERAJE TIEMPO
  40. 40. EL TUBO DE RAYOS X DESCRIPCION DEL EQUIPO: LOS TRANSFORMADORES EL COMANDO EL TUBO, EMISION DE ENERGIA ))))))))))))
  41. 41. Para poder emitir energía, el tubo de rayos X debe contar con los siguientes elementos, ordenados desde la energía eléctrica proveniente de la red, hasta el chasis. RED ELECTRICA: puede ser monofásica para equipos pequeños o trifásica para equipos grandes. Los equipos portátiles pueden también tener baterías que se recargan con la red eléctrica monofásica. TRANSFORMADORES: todos los equipos cuentan con un transformador primario que recibe el voltaje de la red o batería (110 volts en Norteamérica, 220 volts en Argentina) y un secundario que eleva la tensión de 40.000 a 120.000 volts según lo que requiera la exposición. También cuenta con rectificadores para tranformar la energía alterna en continua y con condensadores para almacenar la energía hasta el momento del disparo. RED ELECTRICA, 220 VOLTS DE CORRIENTE ALTERNA A 50 HZ POR SEGUNDO QUE PROVIENE DE LA USINA TRANSFORMADOR SECUNDARIO 40 KV A 120 KV TRANSFORMADOR PRIMARIO 220 V CONDENSADORES PARA ALMACENAR LA ENERGIA HASTA EL MOMENTO DEL DISPARO RECTIFICADORES PARA CONVERTIR LA CORRIENTE ALTERNA EN CONTINUA CORRIENTE ALTERNA 220 VOLTS CORRIENTE CONTINUA ALTO VOLTAJE, AL TUBO CONTROLADO POR EL COMANDO
  42. 42. TRANSFORMADOR: consiste básicamente en un núcleo de hierro rodeado por una cantidad de alambre de cobre barnizado que lo rodea en forma de espiras. Si por ejemplo queremos elevar la tensión de 220 volts a 60.000 volts, debemos acoplar dos transormadores; el primario y el secundario. Al primario lo conectamos a la red, y lo rodeamos con 220 espiras de alambre de cobre. Al secundario lo rodeamos con 60.000 espiras y lo acoplamos al primario de modo que ambos núcleos formen un solo bloque. El resultado seá que si el primario induce un volt por espira, o se 220 V, el secundario recibirá también un volt por espira, o sea 60 KV. Si el secundario tuviera 40.000 espiras, recibiría 40 KV. De modo que lo mas práctico es diseñar una espira secundaria variable para poder elegir el KV que necesitemos. En realidad el primario no necesita tener 220 espiras, puede tener la cantidad de espiras que sea necesaria para que el alambre no se queme, y en función de la tensión que deba entregar al secundario. Asimismo el secundario tiene el múltiplo de espiras con respecto al primario que necesita para elevar el voltaje hasta el valor requerido. En este dibujo vemos que el secundario tiene 200.000 espiras, y el primario 1.000. Por lo tanto aumentará la tensión 200 veces. Si la tensión del primario es 220 V, al multiplicarlo por 200 resultará que el secundario entrega 44 KV. TRANSFORMADORSECUNDARIO 44 KV 200.000 ESPIRAS TRANSFORMADOR PRIMARIO 220 V 1.000 ESPIRAS CONTROLADO POR EL COMANDO 220 V 50 HZ VARIACION DE TENSION ESPIRAS SECUNDARIO ESPIRAS PRIMARIO = Es necesario recordar que todos los transformadores funcionan con corriente alterna.
  43. 43. TRANSFORMADOR PRIMARIO 220 V 1.000 ESPIRAS 220 V 50 HZ TRANSFORMADOR SECUNDARIO 100 ESPIRAS SALIDA DE 22 V 50 HZ Asimismo con los transformadores también se puede reducir el voltaje. Si el transformador primario tiene más espiras que el secundario, el voltaja de salida será menor que el de entrada según la misma dórmula. Por ejemplo el filamento tiene bajo voltaje, es más, los grandes equipos suelen tener dos filamentos; uno para más de 200 miliamperes llamado Foco Grueso, y otro para menos de 200, llamado Foco Fino. Por lo general el foco grueso se usa con bucky. Muchas otras partes del equipo utilizan diferentes voltajes, por lo cual suelen utilizarse transformadores variables o múltiples, en que las espiras del secundario tienen diversas salidas con distintos voltajes. También hay que recordar que cuando se eleva el voltaje, disminuye el amperaje. La cantidad de energía siempre es la misma. Si un valor sube, el otro baja. La mejor forma de comprender el voltaje y el amperaje, es compararlo con la presión y el flujo de agua de una manguera. Alto voltaje: es como una manguera a presión que proyecta el agua muy lejos. Bajo voltaje: es como una manguera sin presión en la que el agua cae a un metro del pico. Alto amperaje: es como una manguera muy gorda por la que sale mucho agua por segundo. Bajo amperaje: es como una manguera muy fina por la que sale poco agua por segundo. Bajo voltaje y amperaje: es como una manguera de jardín, poco agua y poca presión. Alto voltaje y amperaje: es como una manguera de bomberos, mucha presión y mucho caudal. VARIACION DE TENSION ESPIRAS SECUNDARIO ESPIRAS PRIMARIO =
  44. 44. COMANDO: permite controlar el voltaje, amperaje y tiempo de la exposición. Cuenta con un pulsador de dos etapas; en la primera se cargan los condensadores, el filamento del tubo crea una nube de electrones a su alrededor u el ánodo giratorio comienza a rotar. En la segunda etapa se produce el disparo. El comando cuenta con tres botones principales: KV: el kilovoltaje (miles de volts) permite elegir el voltaje adecuado para la exposición. Al aumentar el voltaje, aumenta la frecuencia de los rayos X emitidos, lo cual implica que las placas salen mas penetradas. mA: ese el miliamperaje, o sea la cantidad de corriente que se envía al tubo. El miliamperaje se considera en relación al... Tiempo: durante el cual el tubo emite rayos X. Se cuenta en milisegundo. El miliamperaje y el tiempo se multiplican en un valor llamado mAs o miliamper segundo. El mAs influye sobre la cantidad de radiación que recibe la placa, de modo que el exceso de mAs provocará que una placa sea sobreexpuesta, muy obscura, y la falta de mAs nos dará una placa subexpuesta, muy clara. KV mA seg 60 200 0,040 mAs = 8 PULSADOR mA x s = mAs Kv. y mAs al tubo
  45. 45. Cuando los electrones, acelerados, chocan con un objeto metálico, se producen rayos X. Esto significa que la energía cinética del electrón se va a transformar en energía electromagnética. La función del aparato de rayos consiste en proporcionar una intensidad suficiente de flujo de electrones para producir un haz de RX con la cantidad y la calidad deseada. Cualquier aparato de rayos consta de tres partes principales: EL TUBO DE RAYOS CONSOLA DE CONTROL SECCIÓN DE ALTA TENSIÓN O GENERADOR El tubo de rayos está contenido en una carcaza protectora de metal. Consta de dos partes principales: EL CATODO O POLO NEGATIVO EL ANODO O POLO POSITIVO Ambos son electrodos, y cualquier tubo con dos electrodos se llama diodo. FUNCIONAMIENTO DELTUBO DE RAYOS
  46. 46. PARTES DEL TUBO DE RAYOS CARCAZA PROTECTORA : Está constituída por una capa de plomo que impide la fuga de los RX producidos, que de lo contrario saldrían del tubo en todas direcciones. Esto se explica de la siguiente manera: cuando se producen los RX, éstos son emitidos en todas direcciones. Pero sólo empleamos los que son emitidos a través de una sección especial del tubo llamada VENTANA. Los rayos emitidos a través de la misma se conocen como HAZ UTIL , los restantes, que se escapan a través la carcaza protectora, corresponden a la RADIACION DE FUGA , que no contribuye a la información diagnóstica. Entre el tubo de rayos y la carcaza circula aceite, que actúa como aislante y refrigerador. ENVOLTURA DE CRISTAL : es un tipo especial de tubo al alto vacío, y está fabricado de un vidrio (PYREX) que puede soportar el tremendo calor generado durante la emisión de RX. Este vacío es imprescindible para la producción de los RX: si el tubo estuviera lleno de gas, disminuiría el flujo de electrones, se producirían menos rayos y se generaría más calor. La ventana del tubo es de un cristal más fino que deja filtrar los RX.
  47. 47. CATODO : Es la parte negativa del tubo, y tiene dos componentes principales: el filamento y la copa de enfoque. El filamento es un espiral de alambre que emite electrones al ser calentado, cuando la corriente que lo atraviesa es lo suficientemente intensa (4 o 5 Amperios). De esta manera los electrones de la capa externa del filamento, entran en ebullición y son expulsados. Este fenómeno se conoce como emisión termoiónica. Los filamentos son de Tungsteno y su punto de fusión es de 3400°C. De esta manera no es posible que se funda con el calor generado. La adición de 2% de Torio al filamento de Tungsteno va a incrementar la eficacia de la emisión de electrones y prolongará la vida del tubo. Alrededor del filamento se forma entonces una nube de electrones en espera del momento en que el alto voltaje procedente del ánodo los atraiga, produciendo el disparo. COPA DE ENFOQUE: Es un refuerzo metálico del filamento, cuya función es la de condensar el haz de electrones en un área pequeña del cátodo. Su efectividad depende de tres factores: 1° DE LA CORRIENTE DEL FILAMENTO, que regula la cantidad de electrones de salida. 2° DEL TAMAÑO DEL FILAMENTO, que impone el tamaño del foco, que puede ser fino o grueso. 3° DEL SELECTOR, que se encuentra en la consola de control . ANODO : Es el lado positivo del tubo, y existen dos tipos; fijo y giratorio. El ANODO FIJO se utiliza en aparatos de odontología, algunos portátiles y otras unidades que no requieren intensidad ni alta potencia. El ANODO GIRATORIO es utilizado en equipos que deben ser capaces de producir haces de rayos de alta intensidad en un tiempo breve.
  48. 48. Cuando los electrones chocan contra el ánodo, más del 99% de su energía cinética se convierte en calor, y debe ser eliminado rápidamente antes de que pueda fundir al ánodo. El área en la que chocan los electrones procedentes del cátodo se llama blanco, y el cobre es el material más utilizado para la conformación del cuerpo del ánodo. En los tubos de ánodo fijo, el blanco consiste en una pequeña placa de Tungsteno que se encuentra encastrada en un bloque de cobre. En los tubos de ánodo giratorio, una zona del disco que gira es el blanco, y normalmente está formado por una aleación de Tungsteno mezclada con Terbio que le proporciona una resistencia adicional para soportar el esfuerzo de la rotación rápida. Es allí donde chocan los electrones provenientes del filamento, produciendo dos fenómenos: Radiación de frenado y Emisión de la capa K. El Tungsteno es el material elegido para el blanco por tres motivos: 1° POR EL NUMERO ATÓMICO, que proporciona mayor eficacia en la producción de rayos de alta energía 2° PORQUE ES UN MATERIAL EFICAZ PARA DISIPAR EL CALOR 3° PORQUE EL TUNGSTENO TIENE UN PUNTO DE FUSIÓN ELEVADO, pudiendo soportar altas temperaturas sin que se produzcan picaduras o fisuras en el ánodo. CATODO DE TUNGSTENO EN FUSION ELECTRODO DE TUNGSTENO
  49. 49. En los ánodos giratorios es posible obtener tiempos de exposición más cortos, ya que el blanco es mucho mayor y el calentamiento del ánodo no se limita a un punto pequeño. Casi todos lo ánodos rotatorios giran a 3.400 RPM. CONSOLA DE CONTROL: Es la parte del aparato que nos permite comprobar la intensidad de la corriente y la tensión del tubo, de manera tal que tenga la intensidad y la capacidad de penetración apropiada para obtener una radiografía de buena calidad. Posee: Una llave de encendido Un selector de amperaje calibrado en miliamperes (Ma) Un dispositivo para fijar el tiempo de exposición calibrado en milisegundos (Ms) Un multiplicador de amperaje por tiempo que nos informa en miliamperes por segundo (MaS) Un dispositivo selector de voltaje calibrado en kilovolts (Kv) Un disparador (pulsador)
  50. 50. TUBO DE RAYOS X: Por fin, una vez que elegimos el voltaje, amperaje y tiempo de la emisión, podemos mandarlo al tubo de rayos X. El tubo consiste en una ampolla de vidrio a alto vacío, que cuenta con un cátodo y un ánodo. En los equipos grandes el ánodo es giratorio, y siempre es de wolframio para evitar el desgaste. La energía se acumula en el cátodo cuando apretamos el primer boton del pulsador. Al apretar a fondo el segundo botón, la energía se dispara y sale el haz de rayos X. Veamos ahora cada parte y cada paso en detalle: + ANODO GIRATORIO - CATODO MOTOR FILAMENTO CIRCUITO DE BAJO VOLTAJE KV mA seg 60 200 0,040 + CABLE POSITIVO - CABLE NEGATIVO
  51. 51. + - Calota con capa de plomo Aceite para refrigerar Cables de alto voltaje Cables para el motor y el colimador Cables para el circuito del filamento Lampara Colimador Placas de plomo espejo Breaking o punto de impacto filtro de metal
  52. 52. Cuando apretamos el pulsador a medias, la energía que elegimos, tanto voltaje como amperaje y tiempo, circulan hacia el tubo de rayos X. En primer lugar, el ánodo que es giratorio, empieza a rotar para que cuando llegue la energía no lo desgaste en forma despareja. Mientras tanto, en el cátodo un circuito de bajo voltaje y corriente continua se activa encendiendo el filamento. Este se rodea de una nube de electrones que tienen carga negativa, a la espera que un tremendo cambio de potencial, en este caso 60 Kv. los atraiga hacia el ánodo que ya está girando. Cuando apretamos a fondo el pulsador, el ánodo giratorio recibe los 60 Kv. de cacarga positiva, con lo cual atrae a los electrones: A una velocidad específica según el voltaje indicado en el comando. En un caudal específico según el amperaje indicado Durante el tiempo que hemos asignado también en el comando. El choque de los electrones contra el ánodo de wolframio, produce los rayos X. La radiación sale en todas direcciones, pero gracias a la forma del ánodo, una cantidad de la misma sale hacia abajo, atravesando el tubo de vidrio, un filtro de metal y el colimador. El filtro metálico es una palaca redonda como una moneda grande y puede ser de cobre, aluminio o hierro. Sirve para purificar el rayo. El colimador es una caja de plástico y metal que tiene cuatro láminas de plomo que pueden abrirse y cerrarse con dos botones reguladores. Además tiene una lamparita convenientemente ubicada que refleja su luz en un espejo común con el fin de imitar la trayectoria que van a tener los rayos X, facilitando así la tarea de colimar el rayo. De toda la energía producida durante el choque de electrones contra el ánodo, el breaking, sólo del 1 al 5 por ciento son rayos aprovechables para la exposición. El resto se pierde dentro de la calota, como calor, en el colimador, en el filtro y en energías de otras frecuencias inútiles para la exposición. Una vez que los rayos salen del punto de impacto, se dirigen hacia la salida atravesando el filtro metálico, el espejo del colimador y de 1 metro a 1,80 metros de aire hasta el paciente. Luego de atravesarlo, la energía restante llega al chasis haciendo brillar sus pantalas internas e impresionando por fin a la placa fotográfica. Los rayos impresionan a la placa indirectamente, através de la luminisencia que ejercen en las pantallas fluorescentes. Gracias al colimador, los rayos afectan al paciente en el sector mínimo necesario para lograr la exposición.
  53. 53. + - CHASIS PACIENTE LUZ DEL COLIMADOR ANODO GIRANDO NUBE DE ELECTRONES PRESIONANDO EL BOTON PRIMARIO DEL PULSADOR LAMPARA ENCENDIDA PREDISPARO
  54. 54. + - CHASIS PACIENTE PROYECCION DE ELECTRONES PRESIONANDO EL BOTON SECUNDARIO DEL PULSADOR DISPARO ANODO AUN GIRANDO RAYOS X )))))))))
  55. 55. TEJIDO BLANDO HUESO (DISTINTOS GRADOS DE PENETRACION) CAJA PLASTICA FELPA DE GOMAESPUMA PANTALLA FLUORESCENTE PLACA FOTOGRAFICA EMISION DE RAYOS X CUERPO Cuando el rayo atraviesa al paciente, pierde distintas cantidades de enrgía según la densidad de los tejidos que se interponen en su camino. Si la exposición no requiere del uso del Bucky, el rayo continúa su camino hasta el chasis. EL CHASIS: está compuesto por una caja de plástico duro y radiolúcido, con una tap y su contratapa. Pegada a cada una de ellas hay una felpa y una pantalla fluorescente que puede ser lenta, rápida o ultrarrápida, formada esta última por un compuesto de tirrar raras. Entre ambas pantallas se ubica la película fotográfica virgen, para recibir la exposición de los rayos X. En la antigüedad no se usaban pantallas fluorescentes, motivo por el cual el paciente debía recibir 20 veces mas radiación que con los chasis modernos.
  56. 56. Si la exposición requiere del uso del Bucky, el rayo continúa siempre debe estar alineado con respecto al mismo antes de llegar al chasis. Finalmente conviene agregar que cada vez que los rayos X atraviesan un objeto, pierde energía en forma de refracción, reflexión y difracción. Esta energía perdida se conoce como radiación secundaria. El bucky es una caja que contiene laminillas de plomo y de plástico orientadas en forma de abanico hacia el foco del tubo de rayos. Si el tubo no está perfectamente alineado con el bucky de la mesa o mural, las celdillas de plomo absorverán parte de la radiación, de modo que la mitad de la placa saldrá clara y la otra mitad oscura.. Proyección de los rayos Bucky con celdillas de plomo CHASIS REFRACCION REFLEXION DIFRACCION
  57. 57. + - Cuando los rayos refractados, difractados y reflejados intentan llegar al chasis, lo hacen en forma desordenada y distorsionada. La presencia del bucky permite sólo la entrada de los rayos directos, filtrando la radiacion dispersa, dando una imagen mas nítida si el grosor del miembro es mayor a 12 o 15 cm.. Esta radiacion dispersa se conoce también como radiación secundaria, y es imprescindible tener en cuenta que esta radiación secundaria no sale del tubo, sino del paciente, en forma de esfera a 360 grados alrededor del mismo. Tambien hay que tener en cuenta el efecto anódico, por el cual el lado anódico recibe 40% menos radiación que el catódico. Aún los equipos pequeños que no tienen ánodo giratorio producen este efecto, ya que la inclinación del ánodo provoca que la mayoría de los rayos X se pierdan dentro del tubo y sólo un pequeño porcentaje puede salir por la ventana del tubo y de acuerdo al ángulo del ánodo. Si el ánodo estuviera inclinado 45 grados, no habría efecto anódico, pero el punto de donde surgen los rayos X sería demasiado grande. El punto de emisión debe ser lo más pequeño posible; cuanto más pequeño, más nítida será la exposición. Es un efecto similar a la sombra y la penumbra de los cuerpos luminosos. Si el foco es puntual, sólo habra luz y sombras definidas. Si el cuerpo luminoso es grande, cada sombra tendrá una penumbra y las imágenes serán borrosas. La estrategia para compensar este defecto es ubicar al paciente de modo que la parte más delgada del miembro a radiografiar se ubique del lado anódico.
  58. 58. Tras haber comprendido todos los pasos, juntando todos los componentes, lograremos la exposición, y una vez revelada, obtendremos finalmente la placa. KV mA seg 60 200 0,040 mAs = 8
  59. 59. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS Como vimos en la Historia de la electricidad, Newton descubrió la verdadera naturaleza de la luz en el siglo XVII. Al hacer pasar una luz blanca por un prisma. Tanto la luz visible como las microondas, ondas de radio, los rayos infrarrojos, ultravioletas, rayos X, gamma y cósmicos, están formados por paquetes de energía electromagnética llamados “fotones”. Cuando un fotón o un electrón golpea un átomo, lo más posible es que choque con otro electrón. Los electrones envuelven al núcleo atómico en distintas órbitas. La más cercana al núcleo se llama capa K, y las sucesivas se llaman capa L, M, N, O, P, Q, R. Lo más posible es que el fotón o electrón golpeen una de las capas externas del átomo. En ese caso, el electrón golpeado subirá hasta la capa siguiente, por ejemplo si golpea la capa O, el electrón subirá hasta la capa P. Inmediatamente después, el mismo electrón vuelve a la capa O, y en ese momento devuelve la energía del golpe emitiendo un fotón. Este proceso es el más común en la formación de la mayoría de las radiaciones.
  60. 60. NUCLEO ELECTRONES PARTICULA (fotón o electrón) FOTON 1: LA PARTICULA CHOCA CON UN ELECTRON DE LA CAPA N 2: EL ELECTRON SALTA A LA CAPA M 3: EL ELECTRON VUELVE A LA CAPA N 4: AL VOLVER EMITE UN FOTON EMISION DE RADIACION CAPA M N L K 1 2 3 4
  61. 61. Los electrones orbitales se encuentran colocados en capas: la mas cercana al núcleo, es la capa K . Le siguen la capa L, M, N etc. La capa K se llena con dos electrones, la capa L con ocho, etc. Se conocen mas de 100 elementos y están clasificados, en la TABLA PERIODICA CUANTICA . Si por algún proceso físico un electrón se separa de su átomo, ocurre la ionización. El átomo resultante, ahora con carga positiva, se llamara ion positivo o anión. Si por el contrario, el átomo gana un electrón, se convierte en un átomo negativo o catión. Esta ionizaci ó n, puede suceder en cualquier capa atómica, por ejemplo si sucede en en una capa interna como la K, quedara un espacio vacante, el cual será llenado con un electrón de una capa mas externa. Cuando esto sucede hay una emisión de radiación electromagnética (luz, rayos x etc). Si por alguna razón yo separo todos estos elementos, dejo de tener un ÁTOMO y lo que obtengo, son solo partículas. El elemento que mantiene unidas a estas partículas entre si, para formar un todo, es la ENERGÍA DE ENLACE o DE UNIÓN .
  62. 62. NATURALEZA DE LOS RAYOS X Se sabe que los rayos X son radiaciones electromagnéticas porque nacen de una combinación de energías eléctricas y magnéticas. Ver Historia de la Electricidad . No poseen masa, son energía pura. Otras radiaciones EM son: ondas de radio, rayos infrarrojos, luz ultravioleta, rayos gamma, rayos cósmicos y luz visible. Todos estos tienen un movimiento ondulatorio y una trayectoria rectilínea al desplazarse en el espacio llevando una velocidad de 300.000 km. por segundo. Cada radiación tiene una longitud de onda característica; los RX que poseen longitud de onda corta son de mayor frecuencia y poder de penetración, mientras que los RX que poseen longitud de onda larga, tienen menor frecuencia y penetración.
  63. 63. ONDA LARGA ONDA CORTA Las que poseen longitud de onda corta se miden en unidades Angstrom, y cada unidad es igual a 1/100.000.000 cm. Y las longitudes de onda largas se miden por metros. La longitud de onda se define como la distancia entre la cresta de una onda y la cresta de la siguiente, y determina el poder de penetración de la radiación. Cuanto más corta sea la distancia entre las crestas, menor será la longitud de la onda y mayor la energía y la penetración. La frecuencia se refiere al número de crestas que pasan por un punto determinado, en cierta cantidad de tiempo. Si la longitud de la onda es larga, la frecuencia es menor, y si la onda es corta, la frecuencia será mayor.
  64. 64. PROPIEDADES DE LOS RAYOS X PENETRAN MATERIALES IMPRIMEN PELÍCULAS RADIOGRAFICAS FLUORESEN CIERTAS SUSTANCIAS PRODUCEN CAMBIOS BIOLOGICOS( ALTERAN LAS CÉLULAS) PRODUCEN IONIZACION DE LOS GASES MILIAMPER (Ma): Es la cantidad de electrones que viajan del cátodo al ánodo. KILOVOLTAJE (Kv): Es el poder de penetración o calidad de Rx y es el factor mas importante que tenemos para atravesar la densidad corporal. TIEMPO: (T) Es el periodo que dura el disparo de exposición. Puede ser de milésimas de segundo a segundos. MILIAMPER SEGUNDO (MaS) : Es el producto entre el miliamper y el tiempo.
  65. 65. INTERACCION DE LOS RAYOS CON LA MATERIA VIVA FORMACION DE PARES: Cuando un fotón de alta energía choca con un átomo, es posible que colisione con su núcleo. Si el choque supera los 1,02 MeV, el fotón desaparece dando formación a dos nuevas partículas: una positiva, el positrón, y otra negativa, el electrón. El electrón es absorbido por el medio, y el positrón, sigue viajando hasta combinarse con otro electrón. Ambos se anulan y dan lugar a la formación de dos fotones cuya energía es exactamente la mitad de la original, o sea 0,511 MeV, y se desplazan en sentidos opuestos. EFECTO COMPTON En el efecto Compton, el fotón incidente va a interaccionar con un electrón orbital, cediendo sólo parte de su energía a la vez que es desviado. Cuanto mayor sea el ángulo de desviación, mayor va a ser la energía cedida al electrón..Esta energía va desde casi 0 a grandes fracciones del total. La energía que no es cedida al electrón, es conservada por el fotón desviado. El efecto Compton tiene lugar cuando la energía del fotón incidente es del orden de 1,0 MeV.
  66. 66. EFECTO FOTOELECTRICO En el efecto Fotoeléctrico se produce cuando un fotón de alta energía impacta a un átomo. Puede suceder que golpee a las capas más profundas (K o L); al hacerlo, cede toda su energía y desaparece, dando origen a un fotoelectrón. Este elemento sale del átomo y queda un espacio vacío en la capa K o L. El electrón de la capa inmediatamente superior M, será el que llene ese espacio vacío, y por lo tanto la capa M queda con un nuevo espacio vacío, que será llenado por un electrón de una capa superior, y así sucesivamente produciendo un efecto cascada. Este efecto es que produce la fluorescencia.
  67. 67. NITIDEZ DE LA IMAGEN Y BORROSIDADES La falta de nitidez en una imagen radiológica contribuye directamente a la borrosidad de la imagen. Esta puede ser motivada por distintos factores: BORROSIDAD CINETICA: Es la producida por el movimiento y puede ser de dos tipos: Voluntaria, cuando nos movemos e Involuntaria , como los latidos cardiacos, intestinales, respiratorios etc. BORROSIDAD GEOMETRICA: Se debe a los siguientes factor e s: Tamaño del foco: El área focal no es un punto, sino una superficie, de la cual parten numerosos rayos. El haz sale de ella en forma cónica y divergente y determina el contorno del objeto a radiografiar y también una zona de penumbra. El ancho de la penumbra va a depender del tamaño del área focal. Cuanto meno r sea el área focal, meno r será la penumbra. AREA FOCAL PENUMBRA
  68. 68. Distancia foco film: Cuanto mayor sea la distancia entre el foco y el film, menos será la borrosidad generada y mayor la nitidez. Pero al aumentar la DFF, debemos mandar mas cantidad de radiación porque la intensidad de la radiación es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Si alejamos el tubo, disminuye la intensidad. Distancia objeto film: Cuanto mayor sea esta distancia, mayor será la borrosidad obtenida y menor será la nitidez. L os rayos x son divergentes, por lo tanto, cuanto mas cerca este el objeto del foco, mayor será su tamaño en la película. Por eso en radiología, el paciente, deberá estar lo mas próximo a la película para que la zona a radiografiar sea lo mas real. + BORROSIDAD
  69. 69. Efecto anódico La intensidad de la radiación en la zona del ánodo es menor que en la catódica. Debido a esto, el ennegrecimiento de la película o densidad, es menor en el lado anódico, para ir aumentando paulatinamente hacia el lado catódico, por ejemplo: en una placa de fémur, el paciente debe colocarse con la cabeza hacia el cátodo ya que la parte mas gruesa del fémur va a recibir mas radiación que la mas delgada. Ley del cuadrado de la distancia: La intensidad de la radiación disminuye con el cuadrado de la distancia, o sea que cuanto mas me alejo del foco emisor, menos intensidad tiene la radiación. Al mismo tiempo, aumenta la superficie irradiada. INTENSIDAD SUPERFICIE 1m = 1/ 1= 1 1m = 1 = 1 m 2m = 1/ 2 = 0,7 2m = 2 = 4 m 3m = 1/ 3 = 0,57 3m = 3 = 9 m 4m = 1/ 4 = 0,5 4m = 4 = 16 m 2 2 2 2
  70. 70. RADIACIÓN SECUNDARIA: Es la generada por el paciente cuando pasan los rayos primarios a través de el. Est á relacionada directamente con la densidad y el peso especifico del objeto a radiografiar. Esta clase de radiación es la que afecta y empeora la calidad de la imagen radiográfica. Esta radiación secundaria, produce tres efectos bien definidos: REFLEXION, REFRACCION Y DIFRACCION. La Reflexión significa que la radiación se refleja en el objeto, como lo haría una luz en un espejo. La Refracción significa que la radiación, cuando llega al objeto, según el ángulo de incidencia, se desvía hacia uno u otro lado. La Difracción significa que la radiación al impactar contra los átomos del objeto se divide en dos o más rayos.
  71. 71. REFLECCION REFRACCION DIFRACCION RADIACION INCIDENTE RADIACION REFLEJADA
  72. 72. TUBO DE RX RADIACION DIRECTA REFLEXION REFRACCION DIFRACCION CHASIS
  73. 73. PLACA RADIOGRAFICA Su fabricación es un proceso de precisión y de alta calidad. Están compuestas de dos partes: UNA BASE, la cual es una estructura rígida sobre la cual se deposita la emulsión. También es flexible y de un material Poliéster. EMULSIÓN , esta compuesta por una mezcla homogénea de gelatina y cristales de bromuro de plata . La gelatina es transparente y porosa para permitir el paso de la luz y el paso de los líquidos del revelador. Los cristales son planos y triangulares. Su concentración y tamaño, van a determinar la velocidad de la película. Los mas grandes determinan películas rápidas y los mas pequeños, películas mas lentas. Las únicas películas que tienen una capa de emulsión son las mamograficas y tomograficas. Todas las demás tienen dos capas. Entre la emulsión y la base hay una fina capa de material adhesivo cuya función es la de asegurar que la emulsión quede bien pegada a la base. La gelatina va a proteger a la emulsión de rasguños y contaminaciones. Velocidad de la película: Esta determinada por el tamaño de los cristales; cuanto mas grande es el cristal, mayor la velocidad y la sensibilidad. Según su velocidad se clasifican en: LENTAS: Emiten luz azul UNIVERSALES: Emiten luz azul- verde RÁPIDAS: Emiten luz verde ULTRARAPIDAS: Emiten luz verde intenso TIERRAS RARAS: Emiten luz verde claro EMULSIÓN VIRGEN EMULSIÓN EXPUESTA
  74. 74. Las películas lentas que antes se utilizaban daban mejor definición y nitidez, pero se debían utilizar con tiempos largos. Ahora se utilizan películas con mayor velocidad, aunque de menos calidad de imagen, pero con tiempos cortos de exposición. En la actualidad se utilizan películas de tierras raras, las cuales son de optima calidad de imagen y muy corto tiempo de exposición. PANTALLAS REFORZADORAS o INTENSIFICADORAS Estas pantallas son dispositivos que convierten el haz de luz de rayos X en luz visible y es la que forma la imagen latente sobre la película. El 1% de la imagen le corresponde a los RX y el 99% restante le correspon de a la pantalla. Las pantallas son laminas flexibles de plástico o cartón que están en intimo contacto con la película. Están formadas por una base de poliéster y una emulsión de Tungstato de Ca. En la actualidad el elemento fosforescente es el Oxibromuro de Lautario. FORMACIÓN DE LA IMAGEN LATENTE La radiación remanente que sale del paciente y llega a la película, deposita energía en la emulsión de la placa, por interacción fotoeléctrica con los átomos de los cristales de BrAg. Si miramos la película inmediatamente después de su exposición, no veremos nada, pero en realidad existe en ella una imagen llamada LATENTE , que es el cambio visible que se ha producido en los cristales de BrAg. Mediante procesos químicos adecuados, se va a convertir en imagen VISIBLE. 1- soporte de poliéster 2-capa refractaria de Oxido de Titanio 3- capa de fósforo 4- capa de gelatina
  75. 75. COMPONENTES DEL REVELADOR FENIDONA: Es un reductor y produce o revela rápidamente los tonos grises. HIDROQUINONA: Es otro reductor y produce o revela los tonos negros. CARBONATO DE Na: Es un activador y ayuda a hinchar la gelatina. Produce alcalinidad. BROMURO DE K: Es un restringente y evita que los cristales no expuestos sean atacados. SULFATO DE Na: Es un preservante y controla la oxidación del revelador. GLUTARALDEHIDO: Es un endurecedor y controla la hinchazón. AGUA: Es un disolvente que actúa sobre los componentes químicos, para que puedan ser utilizados. COMPONENTES DE FIJADOR ÁCIDO ACETICO: Es un activador y neutraliza al revelador. Detiene su acción. TIOSULFATO DE AMONIO: Es un limpiador ya que elimina de la emulsión al BrAg no expuesto. ALUMINATO DE K: Es un endurecedor ya que endurece y contrae a la emulsión. SULFATO DE Na: Es un preservador, ya que mantiene el balance químico entre ácido y alcalino. AGUA: Es un disolvente los componentes.
  76. 76. El objetivo del fijador es disolver y remover al Br Ag no expuesto o débilmente expuesto a los rayos X. PROCESADORA AUTOMÁTICA: La película entra por la bandeja de entrada situada en la sección que corresponde al cuarto oscuro. Es captada por un censor que se escucha como una chicharra y nos indica la habilitación para pasar una nueva película. La misma entra al revelador y es transportada por intermedio de unos rodillos, dispuestos en un Rack, hacia el fijador, sin un lavado intermedio. Por ultimo pasa al agua. Cuando sale de este ultimo compartimiento se enciende la secadora, generalmente de cuarzo, que le quita la humedad a la película y salen de la maquina completamente secas a través de la bandeja de salida, en aproximadamente 2 minutos y medio.
  77. 77. METODOS ANTIDIFUSORES PARRILLAS o REJILLAS FIJAS: Actúan atrapando la radiación secundaria que penetra en dirección oblicua hacia la película. Esta formada por laminillas o delgas de plomo situadas en paralelo unas de otras, en forma longitudinal, separadas entre si, por aluminio o plástico. Esta rejilla va ubicada entre el chasis y el objeto y esta encargada de eliminar el 12.5% de la radiación secundaria. Pero También absorben parte de la radiación remanente, por lo tanto, necesitamos elevar la dosis de radiación .
  78. 78. PARRILLAS o REJILLAS MÓVILES: POTTER BUCKY: Este dispositivo está ubicado por debajo de la mesa radiográfica o mural. Esta formado por una bandeja porta chasis con grampas para sujetar al chasis que se desee. Por encima de ella encontramos la parrilla, en intimo contacto con la mesa. Esta parrilla está formada por delgas anguladas hacia el punto de emisión del tubo, en general a a 1 metro. Cuando preparamos el disparo, estas delgas comienzan a moverse en forma transversal para: por un lado, hacer desaparecer a las delgas de la imagen radiográfica y por otro lado, eliminar la radiación secundaria. Este movimiento del Bucky, se realiza en forma electrónica y sincronizada con el disparo. Si el tubo no está centrado y a la distancia correcta, llegará menos radiación a un lado del chasis y más radiación al otro.
  79. 79. CUARTO OBSCURO El cuarto obscuro es el recinto donde se efectúa el procesado de la película radiográfica. En su diseño podemos observar dos tipos diferentes de acceso: el primero es el ingreso a través de una puerta giratoria, y el segundo es el ingreso tipo laberinto. Dentro del mismo podremos observar una mesa, la cual debe incluir una carpeta de goma para evitar la electricidad estática. Debajo de la mesa encontraremos una cajonera destinada a almacenar las cajas de películas. Por encima de la mesa encontraremos una repisa destinada a lamacenar los chasis de distintas medidas. Por último, en algún lateral podremos observar la boca de entrada de la procesadora automática. Sobre la mesa y sobre la procesadora se colocarán los plafones que contienen las típicas lámparas rojas de aproximada-mente 20 W de potencia. LABERINTO
  80. 80. ASPECTO GENERAL DEL CUARTO OBSCURO
  81. 81. RADIOSCOPIA En los principios de la radiología, las placas que se utilizaban para hacer radiografías, eran de vidrio y estaban pintadas con una solución de sales de plata. Una simple radiografía de muñeca llevaba hasta doce minutos de exposición. Sin embargo, los científicos sabían que así como los rayos x podían impresionar una placa fotográfica, también podían impresionar una pantalla fluorescente tal como el sulfuro de zinc, o las sales de calcio. Durante la feria de Ciencias de Chicago al principio del sigo XX, Edison contribuyó a poner de moda un aparato para ver en vivo los huesos de tu propia mano al exponerla a un tubo de rayos X. El aparato consistía en una especie de anteojera con forma cónica cuyo fondo era una pantalla fluorescente. Al ponerse la anteojera uno veía todo oscuro hasta el momento en que se prendía el tubo de rayos. Al recibir rayos X el fondo brillaba en color verde y al anteponer la mano entre el tubo de rayos y la anteojera, veías tus propios huesos. Ahora sabemos lo perjudicial que resulta esta técnica tanto para la mano como para los ojos y todo lo que estuviera en el trayecto de los rayos X. Posteriormente se desarrolló la radioscopía, que consistía en un esquema parecido al de las anteojeras; Tenía la desventaja de no poder fotografiar una radiografía, pero tenía la ventaja de poder ver en vivo el cuerpo del paciente. Obviamente la radioscopía era perjudicial tanto para el paciente que recibía el 90% de radiación como para el médico radiólogo que recibía el 10% restante a razon de varios pacientes por día y todos los días durante años. El radiscopio antiguo por lo tanto está formado por un tubo de rayos X que puede emitir radiación en forma constante, y una pantalla fluorescente que brilla intensamente al recibir radiación. El paciente se ubica entre la pantalla y el tubo y el médico detrás de la pantalla y cubierto con un delantal de plomo y otras protecciones en la cara, las manos, el cuello, etc. Todo esto se hacía en un cuarto oscuro para que el médico pudiera acostumbrarse a la débil luz de la pantalla fluorescente.
  82. 82. TUBO DE RAYOS RAYO PACIENTE MEDICO PROTEGIDO PANTALLA FLUORESCENTE ESQUEMA DE LOS ANTIGUOS RADIOSCOPIOS
  83. 83. Como los antiguos radioscopios producían muchos efectos nocivos, se comenzó a buscar alguna forma de ver el cuerpo sin perjuicio para el paciente ni para el radiólogo. Se inventaron radioscopios con juegos de espejos, con imágenes por pulsos,`por barrido, etc. Finalmente cuando se inventó la televisión, se encontraron los elementos necesarios para construir un radioscopio moderno. En la parte superior tenemos un tubo de rayos mas moderno con los filtros que ya hemos descripto para minimizar la radiación no deseada. Además el tubo tiene un colimador que permite estrechar o ampliar el haz hacia una zona definida del cuerpo que estamos observando. En la parte inferior del arco tenemos la pantalla intesificadora fluorescente de forma circular. Debajo de ella hay una cámara de video en blanco y negro que capta e intensifica el brillo verde que produce la pantalla fluorescente al recibir los rayos X. Finalmente de la cámara sale un cable que va a una o dos pantallas de televisión en las que podemos grabar las imágenes en vivo o grabar una imagen específica a la que podamos darle mas o menos brillo, más o menos contraste, y escribir en alguno de sus ángulos datos importantes como el nombre del paciente, la fecha, el tipo de estudio realizado, etc.. Al haber dos pantallas podemos juzgar en vivo el antes y el despues de cada intervención, por lo cual el radioscopio se usa actualmente en muchos estudios, tales como operaciones de traumatología, angeografía, flebografía, y todos los estudios contrastados. Los modernos radioscopios tienen una característica que permite ver una imagen con el brillo y el contraste correcto en cada momento. Esto se debe a que la cámara tiene una serie de detectores que hace una estadística de la cantidad de radiación, voltaje y amperaje que requiere cada imagen para poder verse nítidamente. Por eso cuando en la pantalla aparece una parte del cuerpo muy oscura, y la otra muy clara, conviene poner un objeto radioopaco metálico en la parte clara para que el radioscopio pueda equilibrar la imagen.
  84. 84. ESQUEMA DEL ARCO DE RADIOSCOPIA CONTROLES PANTALLAS TUBO DE RAYOS COLIMADOR ARCO RAYO PACIENTE PANTALLA CAMARA
  85. 85. PANTALLA INTENSIFICADORA TUBO INTENSIFICADOR : Es un dispositivo electrónico de unos 50 cm de largo que recibe el haz de radiación remanente y lo trasforma en luz visible e intensifica esta imagen. Entre el fotocátodo y el ánodo se mantiene una diferencia de potencial de 25.000 V para que los electrones emitidos por el fotocátodo se aceleren en dirección al ánodo.
  86. 86. Partes del intensificador: *TUBO DE VIDRIO: Proporciona dureza y se le hace el vacio *CARCASA METALICA: Lo protege ante posibles roturas. *ELEMENTO FOSFORESCENTE DE ENTRADA: Formado de Yoduro de cesio. Es donde chocan los Rayos X y se convierten en fotones de luz visible (igual que las pantallas intensificadoras) *FOTOCATODO: Está pegado al elemento fosforescente de entrada. Es una capa metálica, normalmente de cesio y de antimonio los cuales al recibir la luz, la transforma en electrones. Esto se denomina fotoemisión -El número de electrones emitidos por el fotocátodo es directamente proporcional a la cantidad de luz que incide en él. Por lo tanto, el número de electrones es proporcional a la cantidad de rayos X incidentes. *ELEMENTO FOSFORESCENTE DE SALIDA: Formada de por cristales de sulfuro Cadmio y Cinc . Al chocar los electrones es cuando se produce la luz. Si queremos que esta imagen de luz sea precisa, los electrones deben de seguir un camino determinado desde el fotocátodo hasta el elemento fosforescente de salida. Cada fotoelectrón que llega al elemento fosforescente de salida produce al chocar con él, unas 75 veces mas fotones de luz de los que fueron necesarios para crearlo. El cociente entre el número de fotones de luz que se produce en el elemento fosforescente de salida y el número de fotoelectrones que se producen en el elemento fosforescente de entrada es la Ganancia de flujo * LENTES ELECTROSTATICAS: Están en toda la longitud del tubo intensificador de imagen para que los electrones emitidos por la superficie del tubo intensificador sean enfocados igual que los rayos de luz Los electrones llegan al elemento fosforescente de salida con energía cinética alta y contienen la imagen del elemento fosforescente de entrada en forma reducida. Unos 3 cm. de diámetro
  87. 87. GANANCIA DE BRILLO: El aumento de iluminación de la imagen se debe al incremento de fotones de luz producidos en el elemento fosforescente de salida, comparado con el número de fotoelectrones del elemento fosforescente de entrada, y a la reducción de la imagen entre el elemento fosforescente de entrada y el de salida. La capacidad del tubo intensificador para aumentar el brillo se llama ganancia de brillo y es el producto de la ganancia de reducción por la ganancia de flujo. ganancia de brillo = ganancia de reducción * ganancia de flujo     GANANCIA DE REDUCCION: Es el cociente entre el cuadrado del diámetro del elemento fosforescente de entrada y el cuadrado del diámetro del elemento fosforescente de salida. El tamaño del elemento fosforescente de salida es bastante estándar y varía entre 2.5 y 5 cm. El tamaño del elemento fosforescente de entrada oscila entre 10 y 35 cm. y se utiliza para identificar los tubos intensificadores de imagen.   EJEMPLO: ¿Cual es la ganancia de brillo de un tubo intensificador de imagen de 17 cm que tiene una ganancia de flujo de 120 y un elemento fosforescente de salida de 2.5 cm?   17² / 2.5² * 120 = 46 *120 =5.520 La ganancia de brillo de los intensificadores de imagen es de 5.000 a 20.000 y disminuye con la utilización y la edad del tubo. Los Tubos intensificadores de imagen permiten una gran flexibilidad en la manipulación de la información fluoroscópica . POSIBLES MODALIDADES DE TRABAJO: Casi todas las imágenes fluoroscópicas se ven en un televisor, aunque aún funcionan algunos dispositivos de espejo. La cámara para seriografía utiliza película de 70, 100 o 105 mm y se emplea cada vez más. La cámara de cinerradiografía se utiliza casi exclusivamente para el cateterismo cardíaco.
  88. 88. INTENSIFICADOR DE IMAGEN MULTICAMPO: Algunos intensificadores de imagen son multicampo, también llamados a veces tubos de doble foco o trifoco . Estos intensificadores multifoco proporcionan bastante más flexibilidad en todos los exámenes fluoroscópicos y son estándar en fluoroscopia digital. Los tubos de doble foco se fabrican en muchos tamaños, pero el más habitual es el de 25 cm-17 cm (25/17). También se utilizan con frecuencia los tubos trifocos de 25/17/12 o 23/15/10. Estos números se refieren al diámetro del elemento fosforescente de entrada del tubo intensificador de imagen. Todos los fotoelectrones que se producen en el elemento fosforescente de entrada son acelerados en dirección al elemento fosforescente de salida. Si se cambia a 17 cm se aumenta el potencial de las lentes electroestáticas, lo que hace que el punto focal de los electrones se separe del elemento fosforescente de salida. En consecuencia, sólo los fotoelectrones de la parte central de 17 cm. de diámetro inciden sobre el elemento fosforescente de salida. La consecuencia de este cambio de punto focal es la reducción del campo y el aumento de la imagen . El empleo de la dimensión menor en un tubo intensificador de imagen multifoco siempre da lugar a una ampliación de la imagen, con un factor de aumento directamente relacionado con el cociente de los diámetros de los tubos. Un tubo 25/17 en modo 17 cm. producirá una imagen 1.5 veces mayor que la que se obtiene trabajando a 25 cm. La consecuencia de obtener una imagen ampliada es que es mas tenue. Porque la ganancia de reducción es más pequeña y hay menos fotoelectrones que llegan al elemento fosforescente de salida. Para mantener el nivel de contraste se aumenta automáticamente la corriente, lo que incrementa la dosis que recibe el paciente. El aumento de dosis que recibe el paciente. El aumento de dosis es aproximadamente igual a la relación entre el área de elemento fosforescente de entrada utilizado o 2,2 veces (25² / 17²) la dosis obtenida se emplea el tubo completo.
  89. 89. Este aumento de la dosis que recibe el paciente produce una mejora en la calidad de la imagen. La dosis aumenta porque se utiliza más fotones por unidad de área para formar la imagen. El resultado es una reducción del ruido y un aumento de la resolución de contraste. La parte periférica de la imagen queda desenfocada y sufre degeneración de bordes, una reducción del brillo en la periferia. Cuando sólo se utiliza la parte central del elemento fosforescente, mejora la resolución espacial. Con un tubo intensificador de imagen de yoduro de cesio (CsI) en modo 25 cm. es posible visualizar objetos de 0.125 mm (4 pl/mm); en modo 10 cm, la resolución es de 0.08 mm. (6 pl/mm). El concepto de resolución espacial. MONITORIZACION DE LA IMAGEN FLUOROSCOPICA: Monitorización óptica: ¨Este es un sistema óptico de lentes y espejos que aumentan la imagen del elemento fosforescente de salida y la muestran en una pantalla de cristal. Recibe el nombre de sistema de espejos ópticos y , aunque es adecuado, presenta algunas desventajas. El campo de visión de un sistema de espejos es muy pequeño y solo puede ser utilizado por una persona. Además se pierde mucha luz. Monitor de televisión: El sistema de visualización con monitor de televisión es más costoso que el sistema de espejos ópticos, pero actualmente se utiliza con frecuencia. Si se emplea un monitor de televisión, el elemento fosforescente de salida del tubo intensificador de imagen se conecta directamente al tubo de una cámara de televisión. El tubo de camara de televisión mas utilizado en fluoroscopia es el vidicón. Su superficie sensible de entrada tiene el mismo tamaño que el elemento fosforescente de salida del tubo intensificador de imagen. El tubo de la cámara de TV convierte la imagen luminosa en una señal eléctrica, que se énvia al monitor, donde se reconstruye la imagen en la pantalla. Una ventaja muy importante de utilizar un monitor de televisión es que el brillo y el contraste se controlan de forma electrónica. Además, el monitor de televisión permite que muchos observadores vean la imagen simultáneamente; y es posible incluso conectar más monitores fuera del cuarto de examen para el servicio de otros observadores. El monitor de televisión permite además grabar las imágenes electrónicas en cinta o disco para visualización y manipulación posteriores. El monitor de televisión es una parte fundamental del equipo de diagnostico fluoroscópico.
  90. 90. Cámara de televisión: La cámara de televisión está formada por una carcasa cilíndrica de 15 cm. de diámetro y 25 de largo que contiene el corazón de la cámara, el tubo de televisión. Contiene tambén las bobinas electromagnéticas que se utilizan para dirigir el haz de electrones dentro del tubo. Existen varios tipos de cámara de televisión para fluoroscopia, los mas utilizados son el vidicón y el plumbicón.   ACOPLAMIENTO DE LA CAMARA DE TELEVISION: Lo tubos de los intensificadores de imagen y de la cámara de televisión se fabrican de manera que el elemento fosforescente de salida del tubo intensificador de imagen tenga el mismo diámetro que la ventana del tubo de la cámara de televisión, por lo general 2.5 o 5 cm. Existen dos formas de unir el tubo de la cámara de televisión y el tubo intensificador de imagen. El método más sencillo es utilizar un haz de fibras ópticas. El haz mide solo unos milímetros de grosor y contiene miles de fibras por milímetro cuadrado de sección. Una ventaja de este método de acoplamiento es que es mas sencillo y compacto, lo que facilita la manipulación de la torre del intensificador. El acoplamiento es además muy fuerte. Su principal inconveniente es que no permite añadir dispositivos adicionales, como cámaras de cine o de seriografía. Con este tipo de acoplamiento es necesario utilizar cassettes cargados con película de seriografía.. Para poder conectar una cámara de cine o de seriografía se necesita un acoplamiento mediante lentes. Este tipo de acoplamiento es mucho más voluminoso y debe ser tratado con cuidado. Es absolutamente necesario que las lentes y los espejos permanezcan ajustados con total precisión. Si se mueven, se obtendrá una imagen borrosa. La lente del objetivo recoge la luz que sale del elemento fosforescente de salida y la convierte en un haz paralelo. Para grabar una imagen en película se interrumpe el haz mediante un espejo de corte del haz, de manera que sólo se transmite a la cámara de televisión una parte del mismo, entre el 10 y el 90%, mientras que el resto se refleja hacia la cámara de grabación. La cantidad de reflexión viene determinada por el tipo de cámara y la película empleados En los gráficos aparecen como si fueran simples lentes, pero en realmente son un conjunto de lentes
  91. 91. TABLA PERIODICA CUANTICA El manejo de elementos radioactivos exige un gran conocimiento de la tabla periódica, recopilada por Mendeleieff a fines del siglo 19. En las próximas diapositivas veremos en primer lugar la tabla periódica convencional, ordenada según los grupos y períodos habituales para el manejo químico. Al picar en un elemento aparecen las propiedades del mismo. En las siguientes diapositivas vemos la misma tabla pero según el orden de Hund, o sea según la cantidad de electrones que corresponden a cada órbita. Esta es preferida por los físicos nucleares y se llama tabla cuántica. La ventaja de la tabla cuántica es que con un solo vistazo adquirimos conciencia de la capa y el nivel del último electrón de cada elemento. Los elementos se ven relacionados según la fila y columna en que se posiciona, de modo que es más fácil descubrir las propiedades correlativas. Posteriormente vemos la tabla cuántica en 3 dimensiones, girando en el espacio, la cual fue diseñada por el autor, de modo que es in invento Argentino. Para el ojo experto esta tabla 3d permite encontrar relaciones en las propiedades de los elementos que suelen escapar a las que se observan en la tabla plana. Finalmente vemos otro modelo de la tabla cuántica en 3d pero en un formato más didáctico, que permite ver en forma clarísima las órbitas K, L, M, N, O, P, Q, y R, así como los niveles “s”, “p”, “d”, “f” de cada órbita.
  92. 92. 21Sc 22Ti 31Ga 32Ge 23V 24Cr 39Y 40Zr 49In 50Sn 41Nb 42Mo 57La 58Ce 71Lu 72Hf 81Tl 82Pb 73Ta 74W 59Pd 60Nd 61Pm 62Sm 89Ac 90Th 103Lw 104Rf 113 114 105 106 91Pa 92U 93Np 94Pu 13Al 14Si 5B 6C 19K 20Ca 15P 16S 17Cl 18Ar 11Na 12Mg 1H 2He 3Li 4Be 7N 8O 9F 10Ne 37Rb 38Sr 33As 34Se 35Br 36Kr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 55Cs 56Ba 51Sb 52Te 53I 54Xe 43Tc 44Ru 45Rh 46Pd 47Ag 48Cd 87Fr 88Ra 83Bi 84Po 85At 86Rn 75Re 76Os 77Ir 78Pt 79Au 80Hg 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho 68Eb 69Tm 70Yb 119 120 115 116 117 118 107 108 109 110 111 112 95Am 96Cm 97Bk 98Cf 99Ei 100Fm 101Md 102No TABLA CONVENCIONAL DESARROLLADA A PARTIR DE MENDELEYEV
  93. 93. 21,Sc 22,Ti 31,Ga 32,Ge 23,V 24,Cr 39,Y 40,Zr 49,In 50,Sn 41,Nb 42,Mo 57,La 58,Ce 71,Lu 72,Hf 81,Tl 82,Pb 73,Ta 74,W 59,Pd 60,Nd 61,Pm 62,Sm 89,Ac 90,Th 103,Lw 104,Rf 113 114 105 106 91,Pa 92,U 93,Np 94,Pu 13,Al 14,Si 5,B 6,C 19,K 20,Ca 15,P 16,S 17,Cl 18,Ar 11,Na 12Mg 1,H 2,He 3,Li 4,Be 7,N 8,O 9,F 10,Ne 37,Rb 38,Sr 33,As 34,Se 35,Br 36,Kr 25,Mn 26,Fe 27,Co 28.Ni 29,Cu 30,Zn 55,Cs 56,Ba 51,Sb 52,Te 53,I 54,Xe 43,Tc 44,Ru 45,Rh 46,Pd 47,Ag 48,Cd 87,Fr 88,Ra 83,Bi 84,Po 85,At 86,Rn 75,Re 76,Os 77,Ir 78,Pt 79,Au 80,Hg 63,Eu 64,Gd 65,Tb 66,Dy 67,Ho 68,Eb 69,Tm 70,Yb 119 120 115 116 117 118 107 108 109 110 111 112 95,Am 96,Cm 97,Bk 98,Cf 99,Ei 100,Fm 101,Md 102,No ORDENADA SEGÚN LA REGLA DE HUND 1 2 3 4 5 6 7 8 Las flechas definen como la tabla ordenada por 8 pisos y niveles se transforma en la tabla cuántica
  94. 94. 21,Sc 22,Ti 31,Ga 32,Ge 23,V 24,Cr 39,Y 40,Zr 49,In 50,Sn 41,Nb 42,Mo 57,La 58,Ce 71,Lu 72,Hf 81,Tl 82,Pb 73,Ta 74,W 59,Pd 60,Nd 61,Pm 62,Sm 89,Ac 90,Th 103,Lw 104,Rf 113 114 105 106 91,Pa 92,U 93,Np 94,Pu 13,Al 14,Si 5,B 6,C 19,K 20,Ca 15,P 16,S 17,Cl 18,Ar 11,Na 12Mg 1,H 2,He 3,Li 4,Be 7,N 8,O 9,F 10,Ne 37,Rb 38,Sr 33,As 34,Se 35,Br 36,Kr 25,Mn 26,Fe 27,Co 28.Ni 29,Cu 30,Zn 55,Cs 56,Ba 51,Sb 52,Te 53,I 54,Xe 43,Tc 44,Ru 45,Rh 46,Pd 47,Ag 48,Cd 87,Fr 88,Ra 83,Bi 84,Po 85,At 86,Rn 75,Re 76,Os 77,Ir 78,Pt 79,Au 80,Hg 63,Eu 64,Gd 65,Tb 66,Dy 67,Ho 68,Eb 69,Tm 70,Yb 119 120 115 116 117 118 107 108 109 110 111 112 95,Am 96,Cm 97,Bk 98,Cf 99,Ei 100,Fm 101,Md 102,No 1 2 2 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 7 7 8 1s 2 s 2 p 3 s 3 p 4 s 3 d 4 p 5 s 4 d 5 p 6 s 5 f 6 d 7 p 8 s 4 f 5 d 6 p 7 s ORDEN CUANTICO EN 2 DIMENSIONES
  95. 95. 21,Sc 22,Ti 31,Ga 32,Ge 23,V 24,Cr 39,Y 40,Zr 49,In 50,Sn 41,Nb 42,Mo 57,La 58,Ce 71,Lu 72,Hf 81,Tl 82,Pb 73,Ta 74,W 59,Pd 60,Nd 61,Pm 62,Sm 89,Ac 90,Th 103,Lw 104,Rf 113 114 105 106 91,Pa 92,U 93,Np 94,Pu 13,Al 14,Si 5,B 6,C 19,K 20,Ca 15,P 16,S 17,Cl 18,Ar 11,Na 12Mg 1,H 2,He 3,Li 4,Be 7,N 8,O 9,F 10,Ne 37,Rb 38,Sr 33,As 34,Se 35,Br 36,Kr 25,Mn 26,Fe 27,Co 28.Ni 29,Cu 30,Zn 55,Cs 56,Ba 51,Sb 52,Te 53,I 54,Xe 43,Tc 44,Ru 45,Rh 46,Pd 47,Ag 48,Cd 87,Fr 88,Ra 83,Bi 84,Po 85,At 86,Rn 75,Re 76,Os 77,Ir 78,Pt 79,Au 80,Hg 63,Eu 64,Gd 65,Tb 66,Dy 67,Ho 68,Eb 69,Tm 70,Yb 119 120 115 116 117 118 107 108 109 110 111 112 95,Am 96,Cm 97,Bk 98,Cf 99,Ei 100,Fm 101,Md 102,No PISO 1 PISO 2 PISO 3 PISO 4 PISO 5 PISO 6 PISO 7 PISO 8 ORDENADA POR PISOS Y NIVELES NIVEL s NIVEL p NIVEL d NIVEL f
  96. 96. TABLA CUANTICA DE LOS ELEMENTOS EN 3D TABLA DISEÑADA POR GUSTAVO SOSA E. DE ARGENTINA, DONDE PUEDEN APRECIARSE TANTO LAS ORBITAS (PISOS) COMO LOS NIVELES (COLORES)
  97. 97. TABLA GEOMETRICA DIDACTICA EN 3 DIMENSIONES SEGÚN EL ORDEN DE HUND ORDENADA POR PISOS Y NIVELES
  98. 98. EFECTO BIOLOGICO DE LAS RADIACIONES Las radiaciones son capaces de producir daños orgánicos, ya que tienen la capacidad de interaccionar con los átomos de la materia viva, ionizándolos. El tipo y la magnitud del daño, va a depender del tipo de radiación, de la energía y del tipo de exposición. Ciertas lesiones pueden curar, pero va a depender del estado del individuo, su edad y la severidad de la parte afectada. Daño Biológico: Para obtener un daño biológico, es necesario dar una dosis mayor a la dosis umbral. Esta, es la que maca el límite, o sea: por encima del hay daño y por debajo, no hay efecto. Algunas sustancias no tienen umbral por lo tanto, no hay una dosis mínima para producir un efecto. La rapidez con la cual se absorbe la radiación es también importante ya que una dosis produce menos efecto si se administra fraccionada, que si se aplica en una sola exposición. Esta se debe a que el organismo tiene poder para restaurarse. Pero tenemos que saber, que esta recuperación no es total, y siempre queda un daño acumulativo. Siempre con respecto a la dosis, decimos que el daño biológico se manifiesta en función a ella: Con bajas dosis (10 Rem) no hay ninguna respuesta clínica. Pero al ir aumentando la dosis, el organismo va mostrando diferentes manifestaciones, hasta morir (dosis letal 400 Rem). EFECTOS EN LAS CÉLULAS El efecto de la ionizacion es en: LAS MEMBRANAS, EL CITOPLASMA Y EN EL NÚCLEO. En las membranas, hay alteraciones en la permeabilidad y cuando el daño es en el citoplasma, se ioniza el agua, que es su principal componente. Esto hace que se formen radicales libres, los cuales al combinarse, pueden formar peróxido de hidrogeno (H2O2) EL CUAL ES UN VENENO PARA LA CÉLULA.
  99. 99. Cuando la ionizacion llega al NÚCLEO puede producir alteraciones genéticas e inclusive, rompimiento de los cromosoma, lo cual originaria daño genético ionizante , esto es: cuando una célula se divide, lo hace con características diferentes a la célula original. Estas propiedades destructivas de las radiaciones a veces se pueden transformar en un beneficio. Nos referimos a la radioterapia, que busca eliminar tejidos malignos, aplicándoles altas dosis de radiación. CLASIFICACION DE LOS EFECTOS BIOLOGICOS: Hay varias clasificaciones, por ejemplo, hay una manera de calcificarlos que se basa en las probabilidades de ocurrencia: en ESTOCASTICO y NO ESTOCASTICOS. Los estocásticos, son aquellos en que las probabilidades se incrementan con la dosis recibida y el tiempo de exposición. Por eso la protección radiológica trata de limitar estos efectos, manteniendo la dosis de radiación lo mas baja posible. En los no estocásticos , los peligros aumentan con la dosis y se producen a partir de una dosis umbral. En estos casos, la protección consiste en prevenir los efectos no excediéndose de los umbrales. Los efectos de la radiaciones pueden caer directamente en el individuo que la recibe o en su progenie. Si es en el individuo irradiado, se trata de un daño somático (en sus células). Si son las células germinales, resultara un daño en su descendencia. Por lo tanto otra clasificación es: SOMATICA y HEREDITARIA. Por último, También se los puede clasificar de acuerdo a su período de latencia en: AGUDOS y DIFERIDOS. Los agudos, se dan a corto plazo y son: eritema, caída del cabello, esterilidad, alteraciones del sistema nervioso, funcionamiento anormal del sistema hematopoyético, etc. Los diferidos , se dan a largo plazo y son: cicatrices atróficas, distrofias en órganos, cataratas, cáncer de hueso, pulmón y leucemias.
  100. 100. Otro factor determinante es la proyección del rayo con respecto al paciente. Cuando la radiación llega al cuerpo, la zona de entrada recibe más radiación que la de salida. Hay que tener en cuenta además que el rayo tiene un ángulo de abertura que depende de la colimación del mismo. También hay que tener en cuenta que el daño en las glándulas, órganos y médula es superior al resto de los tejidos. DISPERSION POR LEY DEL CUADRADO DE LA DISTANCIA DISPERSION POR ABSORCIÓN DEL CUERPO MAXIMA RADIACION PARTE SUPERIOR DEL CUERPO MINIMA RADIACION PARTE INFERIOR DEL CUERPO TEJIDOS MAS SENSIBLES
  101. 101. SEGURIDAD RADIOLOGICA Los efectos de la radiación ionizante en un organismo se deben a la energía absorbida por las células y tejidos. Esta absorción es a través de mecanismos ionizantes y de excitación atómica, que descompone químicamente a las moléculas. Para poder medir y comparar las energías absorbidas por el tejido, la COMICION INTERNACIONAL DE UNIDADES DE RADIACIÓN (CIUR), definió un sistema de unidades que incluye el Becquerel, el Gray y el Sievert , unidades que sustituyen al Rem, al Curie y al Rad. El Roentgen, es la exposición X o gama recibida por 1 Kg de aire en condiciones estándar de presión y temperatura (cept), si se producen produce un Nº de pares de iones equivalentes a: 2.58 por 10 a la menos 4 Coulombs. Del Nº de iones producidos en el aire por un Roentgen, se puede calcular la energía empleada. Dosis absorbida (el Gray y el Rad) : la dosis absorbida se define como la energía depositada por unidad de masa, independientemente del material del que se trate. En el Sistema Internacional, la dosis absorbida es el Gray(Gy). La antigua era el Rem. Dosis Equivalente (el Sievert y el Rem): Según del tipo de radiación de que se trate, algunas pueden producir efectos biológicos de magnitudes distintas. Debido a este comportamiento, se ha llegado a definir un factor de calidad (Q), para cada tipo de radiación. Se selecciono: Q1.......para rayos Gama Q1.......para electrones Q2.3....para neutrones térmicos Q10.....para neutrones rápidos y protones Q20.....para partículas alfa.
  102. 102. Entonces decimos que el factor de calidad es una medida para los efectos biológicos producida por los distintas clases de radiación. El Sievert, es la unidad de dosis equivalente y se ha definido teniendo en cuenta el factor de calidad. La unidad antigua era el Rem. Taza (o Razón) de dosis: Las unidades de dosis absorbida y equivalente, nos muestran la cantidad de radiación absorbida. Pero para controlar los riesgos por radiación, también es necesario conocer la rapidez o tasa o razón, a la cual se recibe la dosis (D). La dosis total (DT) recibida es igual a la razón de dosis por el tiempo de exposición......... D = ( D/T) T . Por ejemplo: Si una fuente radiactiva produce a una cierta distancia, una razón de dosis de: 1mRem / hora, y una persona permanece en esa posición durante 8 horas, recibirá una dosis total de 8 Limite de dosis: Recomendaciones en general- No debe adoptarse ninguna práctica con radiaciones, a menos que involucre algún beneficio- Las exposiciones deben mantenerse tan bajas como sea posible- El equivalente de dosis que se reciba no debe exceder los limites determinados por la CIPR. Para el personal que trabaje con radiaciones se ha recomendado la dosis máxima permitida en: 5 Rem/año o 50 mSv. Esta dosis promediada sobre 50 semanas da un valor de 1mSv / semana o 100 mRem. Y si consideramos 40 horas semanales de trabajo tenemos 2.5 mRem/hora. Siempre vamos a considerar, que la dosis recibida sea considerablemente menor, que estos limites. Si en una jornada de trabajo se reciben 100 mRem, se debe tratar de no recibir mas radiación en el resto de la semana. Radiación natural y artificial: El hombre siempre esta expuesto a una cierta cantidad de radiación ambiental, como por ejemplo, radiación Cósmica, que nos llega de fuera del planeta y que es un total de 0.35 harem/año. Esta cantidad aumenta con la latitud, debido al campo magnético de la tierra. Otra fuente de radiación natural son ciertos elementos que están presentes en el Uranio ,el Torio y en el Potasio 40. De ellos, recibimos en total entre 0.3 y 1.0 harem/año. Si un rayo cae en un pararrayos u objeto metálico, produce rayos X y Gamma..
  103. 103. <ul><li>Algunos ejemplos de radiación artificial son; las usinas nucleares, los equipos de rayos X, radioterapia, acelerador lineal, elementos de medicina nuclear, centros de investigación de partículas subatómicas, etc. </li></ul><ul><li>Riesgos por radiaciones Externas: Son las que recibe el organismo de fuentes exteriores a el, que generalmente están selladas. La dosis recibida depende del tipo de radiación y su energía. </li></ul><ul><li>Los emisores de partículas Alfa, no son de riesgo, ya que solo penetran unos micrones en la piel. Los emisores de partículas Beta son mas importantes porque penetran en la piel , algunos milímetros. Y los emisores de rayos X y Gamma, son los mas importantes por su gran poder de penetración. Las medidas de protección contra estos elementos son: </li></ul><ul><li>TIEMPO: La dosis de radiación se acumula con el tiempo </li></ul><ul><li>DISTANCIA: La radiación actúa como si la fuente fuese un foco luminoso. A medida que nos alejamos de él, la iluminación disminuye, obedeciendo a la ley del cuadrado de la distancia. Por ejemplo: si una persona se encuentra a un metro de distancia de la fuente, recibe una dosis D1. Si se aleja a dos metros, recibirá una cuarta parte de D1. A tres metros, 1/9 de D1, etc. </li></ul><ul><li>BLINDAJE : Consiste en interponer entre la fuente y la persona, un material, para atenuar la radiación la atenuación sigue la siguiente ley: I = Io. E - μx, en donde Io es la intensidad de radiación que llega al blindaje, I es la intensidad que logra atravesarlo, u es el coeficiente de atenuación y x es el grueso del calibre. </li></ul><ul><li>Las medidas de protección van desde: la planeación del trabajo a desarrollar, la selección de la fuente apropiada, la energía de la radiación deberá ser la mas baja posible, la fuente tendrá que estar sellada y marcada para facilitar su identificación, deben ser examinadas periódicamente por roturas o fugas, deben estar dentro de un contenedor o blindaje y este deberá se guardado bajo llave. </li></ul>
  104. 104. Efectos de la radiación Interna: Esta radiación se presenta cuando la fuente está dentro del organismo. En esta caso, las Alfa y lasa Beta, constituyen alto riesgo. Se puede hablar de una vida media, dentro del cuerpo, debido a los mecanismos naturales de eliminación: por ejemplo, una sustancia química que se elimina por orina, solo permanecerá en el cuerpo algunas horas. Pero una que se fije en los huesos, permanecerá por siempre. Nosotros, al trabajar con fuentes selladas, el riesgo por contaminación interna será el mínimo, solo que se dañe la fuente. RADIACIÓN EXTERNA RADIACIÓN INTERNA- BRAQUITERAPIA
  105. 105. CONCEPTOS FUNDAMENTALES Absorción: Proceso por el cual radiación entrega parte o toda su energía al material que atraviesa. Actividad: Número de transformaciones nucleares que tienen lugar, en una cantidad de material, en un intervalo determinado de tiempo. Area Restringida: Area definida, en la que la exposición ocupacional del personal a la radiación, supervisado por un oficial de Seguridad Radiológica. Area de Radiación: Area restringida, en la que el nivel de radiación es tal, que la mayor parte del cu

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