R A Y O S X (97 2003)
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Historia:
1895- Rögten- Descargas eléctricas en gases- Tubo de rayos catódicos- resplandor en sales de Bario- muchas sustancias transparentes- RayosX
1899- Experimentos de difracción de rayos X- Radiación electromagnética = Å , E = KeV
1899- Barkla- Polarización
1912- Difracción por cristales.
Rayos X
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Cómo se producen?
Propiedades:
*Velan placas fotograficas
*Son transparentes a sustancias opacas a la luz visible y ultra-violeta
*No son desviados por campos electricos ni magneticos
*Descargan objetos cargados, ionizan gases
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Montaje experimental
- Del cátodo salen electrones térmicos
- Se aceleran por un V entre C y A
-Anódo: material de alto punto de Fusión
-Chocan con A y producen radiación.
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Características
-Una vez alcanzado Vmin, espectro contínuo a partir de un valor min
-Al aumentar V, min disminuye y la intensidad aumenta.-Aparece espectro característico, que depende del material
10 20 30–8 cm
25 Kv
20Kv
15 Kv
10 Kv
5 Kv
Inte
nsid
ad-Dependiendo del material del ánodo, hay un Vmin entre C y A por debajo del cual no hay emisión de Rayos X.
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Espectro continuoClásicamente:
Electrones térmicos: tienen diferentes velocidades
Al chocar pierden energía por:
-Múltiples choques con los e- del blanco: aumenta T del material.
Un solo choque brusco con el blanco: desacelerados, emiten radiación. RADIACION DE FRENADO
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Por que aparece min ?
No hay explicación clásica!!!
Cuánticamente:
La Kmax del electrón (eV) se tranforma en la energía de un fotón hmax
Kmax = eV = hmax = hc/ min
min = hc/ eV = 12430/V Å
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Espectro característico
Serie K: conjunto de fotones emitidos por saltos de electrones de capas superiores a la capa K (capa mas interna)
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Espectro característico: Transiciones electrónicas profundas
Producción de rayos X:
Efecto fotoeléctrico inverso
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Aplicaciones de los rayos X
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Utilización de rayos X para determinar algunas propiedades físicas de materiales:
Cristalografía: Determinación de separación entre planos por difracción
Los diagramas de interferencia obtenidos sirven para determinar la longitud de onda de los rayos X incidentes o la distancia entre los átomos del cristal
Al atravesar un cristal, los rayos X pueden difractarse, o ser dispersados por él.
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Para que los dos rayos salgan en fase se necesita que AB + BC = nλ.
Pero AB= BC =d senα.
2d senα = n λLey de difraccion de Bragg
Rayos difractados que llegan en fase producen franjas de interferencia
brillantes.
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La variación de la intensidad de los rayos X al atravesar la muestra depende de:
•El material: coeficiente de absorción (μ).
•La penetración de la radiación en el material (dx).
dI=-I μ dx
Determinación de espesores por absorción se Rayos X
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Espectro de rayos X antes y después de atravesar 20cm de agua
I=Io exp(-μ dx)Al integrar:
Capa hemirreductora:
12
0 0
1
2
xI I I e
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Determinación de número atómico Z
Mosley: 1913- a partir de espectros característicos encontró que de línea K para diferentes elementos, varía según:
1/ 2 A(Z-b)
Z = número atómico.A, b constantes de la transiciónZ-b : carga efectivab: cte de apantallamiento.
Organización de Tabla periódica:
-Inversión de Ni y Co
-Predicción de Z = 43, 61, 72, 75
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Investigación basica
-Confirmacion experimental de teorías cristalográficas. -Identificacion de sustancias cristalinas y determinacion de su
estructura.-Determinacion del tamaño de partículas ultramicroscópicas.
-Identificacion de elementos químicos y sus isótopos, determinando las longitudes de onda de sus espectros de
líneas característicos. Descubrimiento se nuevos elementos. -La microrradiografía: produccion de imágenes de alta resolución que pueden ampliarse considerablemente.
Muchas mas aplicaciones en física, química, mineralogía, metalurgia y biología.
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MedicinaRadiagrafia convencional: Diagnostico
-Se expone el paciente a la radiación.-La radiación se absorbe con diferente intensidad según atraviese huesos, músculos, grasa o aire.-La radiación no absorbida emerge del organismo e impresiona una placa radiográfica.
Radiografia: Espectro absorcion de Rayos X del organo irradiado.
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Tratamiento:
En la radioterapia se emplean rayos X para tratar determinadas enfermedades, en particular el cáncer, exponiendo los tumores a la radiación.
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¿ Qué es el TAC ?
(Tomografia Axial Computarizada)
TAC: combinación de Rayos X y tecnología computarizada para obtener imágenes de cortes transversales , tanto horizontales como verticales, del organismo humano.
Ventajas:
Imágenes mas detalladas.
Reduce dosis de exposición
Utilización: Diagnóstico
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En un TAC, el haz de rayos X se mueve de modo circular en torno al cuerpo y se toman muestras desde distintos ángulos de la misma región.
La información obtenida durante el giro se envía a una computadora que, mediante análisis de Fourier interpreta los datos de absorción de los rayos X y los presenta en forma bidimensional, en escala de grises, en un monitor.
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Tomografia Axial Computarizada. - Lesion Tumoral adjacente a la Dura. Planos coronal y transversal Estudios imagenológicos que muestran una masa bien circunscrita, heterogénea de 6 cm. de diámetro mayor en contacto con la duramadre y adyacente al falx en la región fronto parietal izquierda.
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Tomografía axial computarizada (TAC) de abdomen de ingreso. Obsérvense las amplias áreas hipodensas (isquémicas) en el hígado original.
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TAC de un paciente con ictus cerebral, horas después de un ACV, y al lado, 3 días después
TAC a los 4 días del ictus (flecha), y a la derecha, con contraste, mostrando una hipodensidad frontal izquierda correspondiente al infarto:
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Industria
Son muy útiles para examinar objetos, por ejemplo piezas metálicas, sin destruirlos. Las
imágenes de rayos X en placas fotográficas muestran la existencia de fallas y defectos
Muchos productos industriales se inspeccionan de forma rutinaria mediante rayos X, para que
las unidades defectuosas puedan eliminarse en el lugar de producción.
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Existen además otras aplicaciones de los rayos X
-Identificación de gemas falsas
-Detección de mercancías de contrabando en las aduanas
-Deteccion de objetos peligrosos en los equipajes.
-Los rayos X ultrablandos se emplean para determinar la autenticidad de obras de arte y para restaurar
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