lunes, 7 de junio de 2010

Rayos X, qué es y algo de historia.

Los rayos X son una radiación electromagnética de la misma naturaleza que las ondas de radio, las ondas de microondas, los rayos infrarrojos, la luz visible, los rayos ultravioleta y los rayos gamma. Los rayos X surgen de fenómenos extranucleares, a nivel de la órbita electrónica, fundamentalmente producidos por desaceleración de electrones. La energía de los rayos X en general se encuentra entre la radiación ultravioleta y los rayos gamma producidos naturalmente. Los rayos X son una radiación ionizante porque al interactuar con la materia produce la ionización de los átomos de la misma, es decir, origina partículas con carga (iones).

Los rayos X son radiaciones electromagnéticas cuya longitud de onda va desde unos 10 nm hasta 0,001 nm (1 nm o nanómetro equivale a 10-9 m). Cuanto menor es la longitud de onda de los rayos X, mayores son su energía y poder de penetración. Los rayos de mayor longitud de onda, cercanos a la banda ultravioleta del espectro electromagnético, se conocen como rayos X blandos; los de menor longitud de onda, que están más próximos a la zona de rayos gamma o incluso se solapan con ésta, se denominan rayos X duros. Los rayos X formados por una mezcla de muchas longitudes de onda diferentes se conocen como rayos X ‘blancos’, para diferenciarlos de los rayos X monocromáticos, que tienen una única longitud de onda. Tanto la luz visible como los rayos X se producen a raíz de las transiciones de los electrones atómicos de una órbita a otra. La luz visible corresponde a transiciones de electrones externos y los rayos X a transiciones de electrones internos. En el caso de la radiación de frenado, los rayos X se producen por el frenado o deflexión de electrones libres que atraviesan un campo eléctrico intenso. Los rayos gamma, cuyos efectos son similares a los de los rayos X, se producen por transiciones de energía en el interior de núcleos excitados.


Las bases que llevaron al descubrimiento de los rayos X datan del siglo XVII cuando nacieron las ciencias del magnetismo y de la electricidad. En 1785 Guillermo Morgan, miembro de la Royal Society de Londres, presentó ante esta sociedad una comunicación en la cual describe los experimentos que había hecho sobre fenómenos producidos por una descarga eléctrica en el interior de un tubo de vidrio. Habla que cuando no hay aire, y el vacío es lo mas perfecto posible, no puede pasar ninguna descarga eléctrica, pero al entrar una muy pequeña cantidad de aire, el vidrio brilla con un color verde, Morgan, sin saberlo había producido rayos X y su sencillo aparato representaba el primer tubo de rayos X. Las manos de la Sra. Roentgen no tenían nada en especial, y sin embargo se han convertido en las más famosas de la historia de la ciencia. Todo gracias a que en 1895 su marido Wilhelm Conrad Roentgen, se le ocurrió practicar en ellas un audaz experimento. Las expuso durante largo tiempo a la radiación de un tubo de Crookes y colocó debajo una placa de fotografía. El resultado fue la primera radiografía de la historia.

Suele decirse que el descubrimiento de los rayos X, como otros muchos avances de la ciencia se produjeron de manera casual, pero el descubrimiento de los rayos "X" fue el producto de la investigación, experimentación y no por accidente como algunos autores afirman; W.C. Roentgen, hombre de ciencia, agudo observador, investigaba los detalles más mínimos, examinaba las consecuencias de un acto quizás casual, y por eso tuvo éxito donde los demás fracasaron. Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923) estudiaba el comportamiento de los electrones emitidos por un tubo de Crookes, (llamado así en honor a su inventor, el químico y físico británico William Crookes), especie de ampolla de cristal cerrada casi totalmente al vacío que produce una serie de relámpagos violáceos. Un día, descubrió que estos destellos eran capaces de iluminar unos frascos de sales de bario colocados en el mismo laboratorio, lo extraordinario era que el tubo estaba envuelto en papel negro y entre el y los frascos había varias planchas de madera y unos gruesos libros. Aquellas radiaciones habían atravesado todos los obstáculos como por arte de magia. Así decidió patentar su revolucionario invento: LOS RAYOS X, por cierto, él eligió éste nombre porque no tenía idea de la naturaleza exacta de lo que acaba de descubrir. Al primitivo tubo de Crookes luego lo sustituyó el llamado tubo de Coolidge en el que el vacío es total. Este genio no quiso patentar su descubrimiento cuando Thomas Alva Edison se lo propuso, manifestando que lo legaba para beneficio de la humanidad.

Un primer perfeccionamiento del tubo de rayos X fue la introducción de un cátodo curvo para concentrar el haz de electrones sobre un blanco de metal pesado, llamado anticátodo o ánodo. Este tipo de tubos genera rayos más duros, con menor longitud de onda y mayor energía que los del tubo de Crookes original; sin embargo, su funcionamiento es errático porque la producción de rayos X depende de la presión del gas en el tubo.
La siguiente gran mejora la llevó a cabo en 1913 el físico estadounidense William David Coolidge. El tubo de Coolidge tiene un vacío muy alto y contiene un filamento calentado y un blanco. Esencialmente, es un tubo de vacío termoiónico en el que el cátodo emite electrones al ser calentado por una corriente auxiliar, y no al ser golpeado por iones, como ocurría en los anteriores tipos de tubos. Los electrones emitidos por el cátodo calentado se aceleran mediante la aplicación de una alta tensión entre los dos electrodos del tubo. Al aumentar la tensión disminuye la longitud de onda mínima de la radiación.


La mayoría de los tubos de rayos X que se emplean en la actualidad son tubos de Coolidge modificados. Los tubos más grandes y potentes tienen anticátodos refrigerados por agua para impedir que se fundan por el bombardeo de electrones. El tubo antichoque, muy utilizado, es una modificación del tubo de Coolidge, con un mejor aislamiento de la carcasa (mediante aceite) y cables de alimentación conectados a tierra. Los aparatos como el betatrón se emplean para producir rayos X muy duros, de longitud de onda menor que la de los rayos gamma emitidos por elementos naturalmente radiactivos.
Los rayos X afectan a una emulsión fotográfica del mismo modo que lo hace la luz. La absorción de rayos X por una sustancia depende de su densidad y masa atómica. Cuanto menor sea la masa atómica del material, más transparente será a los rayos X de una longitud de onda determinada. Cuando se irradia el cuerpo humano con rayos X, los huesos —compuestos de elementos con mayor masa atómica que los tejidos circundantes— absorben la radiación con más eficacia, por lo que producen sombras más oscuras sobre una placa fotográfica. En la actualidad se utiliza radiación de neutrones para algunos tipos de radiografía, y los resultados son casi los inversos. Los objetos que producen sombras oscuras en una imagen de rayos X aparecen casi siempre claros en una radiografía de neutrones.



Gracias a este descubrimiento y en general a todos los diferentes avances relacionados, ha sido posible identificar anomalías que se presentan al interior del cuerpo humano, lo cual no podría ser detectado por medios diferentes a cirugías invasivas, lo que permite una pronta respuesta o tratamiento para el paciente. De igual manera los avances en el desarrollo de los rayos X va de la mano a las nuevas tecnologías en sistemas y archivos digitales. A continuación se puede apreciar un video sobre una nueva tecnología de rayos X con captura digital.


De igual manera, por tratarse de una tecnología que utiliza radiación, es necesario tener ciertas precauciones las cuales pueden ser observadas en el siguiente video.



Referencias:

- Rayos X. Wikipedia. http://es.wikipedia.org/wiki/Rayos_X

- Los Rayos X - Historia. DentoLabs. http://depositodental.tripod.com/historia-rx.html

- Rayos X. YouTube. www.youtube.com

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