Ánodo giratorio - quimica PDF

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Ánodo giratorio Para aumentar todavía mas la resistencia del ánodo al calor, se ideo el ánodo giratorio(figura8A) como su nombre indica, el ánodo en forma de disco(hecho de tungsteno, molibdeno o, aveces, de grafito con una aleación de renio y tungsteno), gira sobre un eje colocado en el centro del tubo. El filamento se dispone de manera que dirija la corriente de electrones contra el borde en bisel del disco de tungsteno. Si pues, la posición del foco(es decir, la zona del blanco donde golpean los electrones) permanece fija en el espacio, mientras el ánodo circular gia rápidamente durante la exposición, proporcionandocontinuamente una superficie mas fría para recibir la corriente de electrones (figura 8B) . de esta manera el calor se distribuye sobre unaárea circular ancha y, para las mismas condiciones de exposición, la zona del foco puede disminuirse en mas de un sexto del tamaño requerido en los tubos de ánodo fijo.

Puede aumentarse la capacidad calorífica del ánodo y la intensidad de la corriente de electrones, agrandando el diámetro del disco giratorio (figura 8C). Esto permite que el calor que resulta del impacto de los electrones se distribuya sobre una área mayor. El eje donde el disco se monta es generalmente de molibdeno. Este metal es resistente, tiene un punto de fusión muy alto y poca conductividad térmica, lo cual disminuye la fusión del calor del ánodo al rotor y sus soportes. La tecnología actual permite que los ánodos operen ininterrupidamente a temperaturas mayores de 1200⁰C ; a estas temperaturas, casi todo el calor se transmite por radiación (en vez de conducción) al aceite que circunda al tubo y a la caja del tubo. Tratándose de tubos diseñados para trabajp pesado, como los que se emplean en angiografía y en tomografía computarizada, el aceite circula generalmente desde la caja del tubo por medio de un intercambiador de calor. La mayoría de los tubos contienen dos filamentos separados y dos cúpulas enfocadoras, con lo cual se obtienen focosde tamaño y capacidad diferentes(figura 6A) Hay un interés creciente por los tubos provistos de focos pequeños (diamentro nominal de 0,1 mm aproximadamente), empleados en radiografía de amplificación. Algunos de estos tubos utilizan ánodos fijos, con ángulos hasta de 45⁰; sin embargo, por las razones mencionadas, sus cargas instantáneas de calor son reducidas. Los fabricantes proporcionan tablas con todos los tipos de rayos X para indicar los limites de funcionamiento sin peligro, es decir, los factores máximos de kilovoltaje, miliamperaje y tiempo para hacer sin peligro cada exposición; algunos fabricantes suministran también tablas de enfriamiento, que indican el intervalo a que se pueden repetirse las exposiciones. Asi, siempre se puede hacer funcionar el tubo dentro de sus limites de capacidad.

Funcionamiento del tubo de rayos X El aparato eléctrico que permite el control y el funcionamiento del tubo consta de ciertos componentes básicos, tales como transformadores, que producen alto voltaje, los rectificadores, que mantienen la polaridad del ánodo(+) y del cátodo (-), fuentes de corrientes y controles para el filamento, cronometros y dispositivos de protección (por ejemplo, protectores contra la radiación e interruptores térmicos). No es necesario tratar en detalle todos estos elementos, que correspnden mas bien a los textos de física medica (véanse las referencias 6 a 14) Los ciruitos que abarcan el tubo de rayos X, el rectificador y el transformador de alto voltaje, se disponen de forma tal que el voltaje positivo alto se aplica al extremo anódico del tubo, el voltaje negativo alto, al cátodo. Los electrones que salen del filamento caliente del cátodo estn cargados de electricidad negativa y son atraídos con gran fuerza por el ánodo cargado positivamente. Este alto voltaje se expresa generalmente en términos de kilovoltaje (1 kilovoltio o KV es igual a 1.000 voltios) El kilovoltajeregula la velocidad de los electriones que circulan del cátodo al ánodo. A mayor kilovoltaje, mayor será la velocidad de los electrones, y mas intenso y penetrante será el haz de rayos X.

Principio de foco lineal El principio de foco linel tiene como efecto hace que le tamaño del foco parezca mas pequeño cuando se observa desde la psoicion de la película; esto se debe al angulo que existe entre el blanco y la corriente de electrones.Tal como lo sugierenlas formas de las cupulas enfocadoras y de los filamento (figura 6ª), la corriente de los electrones esta enfocada sobre un pequeño rectángulo en el blanco (figura6B). La cara del blanco (figura 5) generalmente esta orientada a un anulo de 15 a 20⁰ con relación al cátodo (aunque en algunos tubo el angulo puede ser de solo 10⁰) . Cuando el foco rectangular se observa desde abajo, desde la posición de la película, tiene la apariencia de un pequeño cuadrado (foco efectivo) . De este modo, el área efectiva del foco es solamente una fracción de su superficie real; cuanto mas pequeño sea el angulo delbalnco, menor será el foco efectivo (los demás factores son constantes). Esto se ilustra en la figura 7, donde el tamaño dl foco efectivo aparece mas pequeño con un angulo (en B) de 10⁰ on relación al blanco, que con un angulo (en A) de 17 grados. Al diseñar el tamaño del tubo, la dimensión que emplean los fabricantes es el tamaño efectivo del foco. Es decir, el tubo de 1 mm proyecta un foco de 1mm x 1mm. En la practica, el foco efectivo puede variar respecto de su tamaño nominal hasta en un 50& de acuerdo con los márgenes de tolerancia que permite la National electrical manugfacturer’s Association (NEMA) de los Estados Unidos de America (referencia 1).Su tamaño puede variar de acuerdo con las condiciones de exposición. Por ejemplo, tiende aumentar cuando el numero de electrones que llegan a cada segundo (corriente del tubo) es muy grande. Puede obtenerse mayor informacion acerca de la medición del tamaño del foco efectivo en las referias 1 a 5 La utilización de los rayos X que emergen en el angulo mas pequeño mejora la definición radiográfica, al mismo tiempo que aumenta la capacidad calorífica del ánodo, debido a que la corriente de electrones se extiende sobre una superficie mayor. No obstante, existe una limitación práctica acerca de cuan reducido puede ser el angulo del ánodo. Si fuera demasiado pequeño, podría ocasionar una excesiva disminución de la intensidad en el extremo anódico del haz de rayos X, con lo que se acentuaría el efecto de talón (con relación al efecto anódico, véase el capitulo ll). También a medida que disminuye el angulo del ánodo, disminuye el tamaño del campo cubierto por el haz de rayos X. Hasta aquí hemos descrito un tubo de ánodo fijo. Debido a sus limitaciones respecto a la disipación del calor y el tamaño del foco, el empleo de los tubos de ánodo fijo en radiografía medica se restringe a las exposiciones con poca corriente (unidades de cabecera de baja salida y dentales, por ejemplo)....