Como funciona a produção dos raios X

CEDUF | Centro de Educação Profissional

Como funciona a produção dos raios X

Em um tubo de raios X, existem dois eletrodos:

tubo Catodo: polo negativo, onde pelo efeito termiônico (gerado pela passagem de uma alta corrente elétrica e uma baixa diferença de potencial), temos uma nuvem eletrônica gerada nas camadas mais externas do fio do filamento, que está pronto para ser "acelerado" em direção ao alvo;

Anodo: polo positivo, que contém o alvo. Normalmente projetado em cobre, com a região de alvo em tungstênio (material metálico com maior resistência a altas temperaturas, além de apresentar boa condutividade térmica e alto número atômico, o que contribui para uma melhor qualidade do feixe de raios X), é do tipo rotatório (com giro variando de 3.000 a 10.000 rpm). Apresenta grande dissipação de calor (lembrando que apenas 1% de toda energia cinética depositada no alvo é convertida em radiação X, o restante é transformada em energia térmica ou é dissipado na forma de calor, em uma pequena área denominada de ponto focal). O alvo rotatório faz com que o feixe de elétrons incida em vários pontos, aumentando a vida útil dele.

Para que ocorra o processo de deslocamento dos elétrons gerados pelo efeito termoiônico no catodo em direção ao anodo, haverá uma diferença de potencial (ddp), que é aplicada entre os dois eletrodos. Essa diferença de potencial é próximo ao kV selecionado no painel do console do equipamento (valor de técnica para estudo de determinada área anatômica).

Fatores interessantes:

♣ Os elétrons acelerados em curto trajeto entre catodo e anodo chegam próximos a velocidade da luz (0,99c, onde c é a velocidade da luz). Com isso, existem efeitos relativísticos acontecendo dentro do tubo de raios X;

♣ Com a utilização frequente do tubo, parte do material do alvo começa a evaporar e a criar uma capa metálica interna na ampola. Este novo "eletrodo" começa a gerar uma diferença menor de potencial entre catodo e anodo (reduzindo o valor de kV selecionado no painel do equipamento) e correntes de fuga. Com isso, haverá falhas de tubo. Atualmente, tubos de raios X são feitos parcial ou totalmente em metal para evitar este processo e, consequentemente, falhas;

♣ Dentro de uma ampola de raios X, existem dois tipos de corrente: corrente de filamento (responsável pelo efeito termiônico e por controlar também a corrente de tubo), que apresenta um alto valor e uma baixa ddp; e a corrente de tubo, responsável pela produção da radiação conforme a necessidade da projeção radiográfica;

♣ Junto à região de catodo, temos uma capa focalizadora, que é responsável por fazer com que o feixe de elétrons não sofra um processo de espalhamento (repulsão eletrostática devido aos elétrons apresentarem a mesma carga negativa);

♣ Tubos de raios X de alta capacidade apresentam uma liga de tungstênio e rênio (maior resistência mecânica para suportar os estresses da alta rotação e dilatação/contração térmica);

♣ Tubos de raios X de alta capacidade também podem apresentar a região de alvo constituída de molibdênio e grafite e sobre estes dois materiais, uma camada de tungstênio funcionando como alvo para a interação do feixe de elétrons para a produção da radiação X;

♣ As funções do anodo são: condução elétrica, dissipação de calor e contenção da região de alvo para a produção da radiação eletromagnética;

♣ Catodo apresenta dois filamentos, responsáveis pelo foco fino e foco grosso. Porém, quanto menor a área focal (foco fino), menor é o borramento geométrico e assim, maior é a dissipação de calor em um pequeno ponto.

Fonte: CONTER

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