EL ÁNODO 1) Definición del ánodo: El ánodo es la parte positiva del tubo de rayos X conduce electricidad irradia calor y contiene el blanco. 1.1) Existen dos tipos de ánodo: - Estacionario: Se utiliza en aparatos dentales con rayos X, portátiles y en otras aplicaciones que no requieran ni altas corrientes de tubo ni altos valores de potencia. - Rotatorio: Producen haces de RX de alta intensidad en un periodo corto de tiempo y permite que el haz de electrones interaccione con una área de blanco mucho mayor por consecuencia el calor del ánodo no se deposita en un solo punto como sucede en el ánodo estacionario. 1 2) Áreas de los ánodos: Las áreas del ánodo estacionario son diferentes a las del ánodo rotatorio debido a que el (blanco) del ánodo rotatorio es el área con la que chocan los electrones procedentes del cátodo siendo de 3.519 mm al cuadrado total, y el área del ánodo estacionario es de 4 mm al cuadrado. Por lo tanto el área del rotatorio proporciona un área para que interactué el haz de electrones cerca de 1000 veces mayor que un ánodo estacionario. Casi todos los ánodos rotatorios giran a 3400 rpm .Los ánodos de alta capacidad rotan a 3400 rpm y 10.000rpm. 2.1) Tres funciones que desempeña en un tubo de RX: - Conductor eléctrico: el tubo del ánodo es un conductor eléctrico: Recibe electrones emitidos por el cátodo y los conduce a través del tubo a los cables de conexión y de vuelta al generador de alto voltaje. - soporte mecánico para el blanco - Disipador térmico: el ánodo debe ser un buen disipador térmico. Cuando los electrones chocan contra le ánodo mas del 99% de su energía cinética se convierte en calor, que debe ser eliminado rápidamente antes de que pueda fundirlo. Por su buena conductividad el material mas utilizado es el cobre, molibdeno y el grafito. La obtención de una capacidad de disipación adecuada es el mayor obstáculo en la fabricación de tubos de RX de alta capacidad. Lo que ayuda a la disipación de la energía es el ánodo rotatorio ya que el tubo de RX permite al haz de electrones tener contacto con un área del blanco mucho mayor y por lo tanto el calor del ánodo no se deposita en un solo punto ya que el ánodo rotatorio va girando y los electrones se repartirán en diferentes puntos evitando así calentarse en una sola zona al contrario del ánodo estacionario. El ánodo del tubo se genera un gran calor durante el tiempo de exposición, para que el tubo siga con su función este calor debe ser disipado. 2.2) Las formas en que este calor se pueda disipar son tres: - Radiación: El calor se transfiere através de la emisión de infrarroja. Conducción: La energía se transfiere desde una zona de un objeto a otra del mismo objeto. Convección: El calor se transfiere através del movimiento de la sustancia caliente desde un punto a otro. 2 3) Partes que componen el ánodo y sus respectivos materiales. ¿Qué material utilizamos para el ánodo? Wolframio ya que tiene un elevado punto de fusión esto provoca que soporte altas temperaturas. Otra propiedad es su baja evaporación esto permite no perder el vació. Su alta conductividad térmica permite eliminar rápidamente el calor producido , Su número atómico elevado permite que se produzcan mayor cantidad de radiación de frenado A) El blanco u objetivo: es el área del ánodo golpeada por los electrones que procedentes del cátodo. En los tubos del ánodo estacionario, el blanco consiste en una pequeña placa de tungsteno que se encuentra encastrado en un bloque de cobre. En los tubos del ánodo rotatorio el disco que gira es el blanco, normalmente esta formado por una aleación de tungsteno mezclada con Tirio que proporciona una resistencia adicional para soportar el esfuerzo de la rotación rápida. Los tubos de RX de alta capacidad debajo del blanco del tungsteno contiene capas de molibdeno o grafito estos dos materiales tienen una densidad de masa inferior al tungsteno y esto permite un ánodo más fácil de rotar. El tungsteno: Es el material elegido para el blanco por tres motivos fundamentales: numero atómico: El elevado número atómico que nos indica mayor número de protones de tungsteno le proporciona mayor eficacia en la producción de RX y RX con energía más alta. - conductividad térmica: es un metal eficaz para disipar el calor producido. - Punto de fusión alto: si se calienta lo suficiente, cualquier material, se funde y se convierte en liquido; el tungsteno tiene un punto de fusión elevado de 3410ºC puede soportar las altas temperaturas sin que se produzca picaduras o fisuras en el tiempo o burbujas de gas. 3 B) Pie del ánodo: Es el eje entre el ánodo y el rotor este conjunto está compuesto normalmente de molibdeno ya que es un pobre conductor de calor El blanco de un tubo con ánodo rotatorio se alimenta mediante un motor de inducción y sus principales componentes son el estator y rotor, a continuación explicaremos más detalladamente. C) Motor de inducción: El ánodo gira atreves de un motor de inducción electromagnética, este está formado por dos partes separadas una de la otra por una carcasa de cristal, la parte externa de denomina estator. Estator: Parte fija de una máquina rotativa, que consta de una parte móvil rotor, hecho de cobre, hierro ligero, está compuesto por u imán natural que tiene varia bobina sobre un núcleo mecánico genera un campo magnético en motores potentes y de corrientes alternas. La corriente en cada bobinado del estator genera un campo magnético alrededor del rotor. El bobinado del estator absorbe de manera secuencial de tal forma que el campo magnético inducido rota en el eje del estator, este campo interacciona con el rotor ferro magnético provocando un movimiento de rotación sincronizado con el bobinado del estator activado. D) Punto focal: Es el área del blanco desde la que se emite RX, es el punto focal efectivo, cambia de forma y de tamaño a lo largo del campo de RX proyectado. Es la verdadera fuente de RX. En radiología se buscan puntos focales pequeños ya que generan una mejor resolución espacial de la imagen, cuando el tamaño del punto focal disminuye el calentamiento del blanco se produce sobre una área inferior. 4 5) Principio del foco línea: E l principio de foco línea se conoce como el diseño que permite obtener un área mayor para el calentamiento mientras se mantiene la focal pequeña. Giramos de el blanco obtenemos una área para el blanco inferior al área de interacción del electrón. El principio de foco línea resulta en un tamaño de punto focal efectivo inferior al punto focal real. Tamaño de foco: El foco emisor debe ser lo más pequeño posible, contiene dos filamentos de diferentes tamaños de dividen en: foco fino y foco grueso. Foco fino: El foco fino proporciona una mejor calidad de imagen disminuye el numero de electrones que llegan al blanco. Aumenta el tiempo de disparo y esto permite una mayor posibilidad de movimiento. Foco grueso: La calidad de la imagen es inferior esto proporciona una menor penumbra, el tiempo de disparo disminuye por lo tanto la posibilidad de movimiento también lo hace. El calor generado se distribuye sobre una mayor superficie. Tamaño efectivo del punto focal: Es el área proyectada sobre el paciente y el receptor de imagen constituye el valor cuando se identifica puntos focales pequeños o grandes. Cuando el ángulo del blanco disminuye el tamaño del punto focal efectivo también lo hacen. En los RX de diagnóstico los ángulos del blanco son entre 5 y 15º, aunque hemos averiguado por más medios de investigación que también podría llegar a ser el ángulo entre 5 y 20º. Los puntos focales redondos son importantes para el aumento de radiografías de alta resolución y de mamografía, cuando un fabricante fija un tamaño del punto focal ese será su tamaño nominal. La forma usual de un punto focal es la de un doble plátano. Efecto talón, anódico o efecto heel: Se refiere al hecho de que la intensidad de la radiación en el lado del cátodo del tubo de RX es mayor que la del lado del ánodo. Los electrones interaccionan con átomos a varias profundidades del átomo. Los RX introducidos se emiten con la misma intensidad en todo las direcciones. Los RX que constituyen el as son emitidos de que la profundidad del blanco hacia el lado del ánodo por lo que deben atravesar un grosor mayor del blanco de los RX emitiendo en 5 direcciones del cátodo. Debido a la gran absorción la intensidad de los RX que penetran el talón del blanco es menor que la de los que los hacen en la puntera denominación efecto talón. El efecto talón debe considerarse cuando se radiografía estructuras anatómicas con grosor o densidades muy distintas. Normalmente una densidad óptica más uniforme sobre la película la proporcionara el posicionamiento del cátodo del tubo de RX sobre la parte más gruesa de la anatomía. Las direcciones del ánodo y cátodo se señalan habitualmente la capa protectora. En efecto talón produce un punto focal efectivo inferior y una intensidad de radiación más pequeña en la parte del ánodo del haz de RX. La superficie del blanco no es estrictamente plana. Intensidad relativa: El efecto talón reduce en el ánodo la intensidad de los RX del haz útil ya que hay una absorción en el talón del blanco. A) B) Imágenes de dos manos que demuestran el efecto talón. La imagen A está hecho con la parte inferior del cátodo y la imagen B pertenece imágenes tomadas con la parte superior del cátodo y la se obtiene una mayor densidad radiográfica uniforme con el cátodo posicionado en la parte más delgada de la anatomía. El efecto anódico ni es bueno ni es malo simplemente existe y el tecnico debe saber utilizarlo. 6) Radiación extra focal: Es cuando algunos electrones se desvían del punto focal y entonces impactan en otras áreas del blanco, esto provoca que haya RX fuera del punto focal. Inconvenientes de la radiación extra focal: La radiación extra focal no es conveniente porque extiende el tamaño del punto focal este área añadida incremente la dosis doble el paciente de forma innecesaria esto puede provocar que la imagen se reduzca considerablemente. 6 Puede reproducir tejidos de pacientes que habían sido excluidos por los colimadores de apertura variable. Los RX extra focal se reducen a través del diseño de un diafragma fijo en el revestimiento del tubo próximo a la ventana del tubo de RX. Más soluciones: La carcasa metálica del tubo de RX es otra solución porque los electrones reflejados desde el punto focal salen mediante esta carcasa y son extraídos hacia afuera. El uso de una rejilla no reduce la radiación extra focal. Conclusiones: La importancia del ánodo en el tubo de RX es que este es el encargado de proporcionar soporte mecánico al blanco por sus propiedades y la de sus materiales es un buen conductor eléctrico y buen conductor térmico debido a sus sistema constituye una parte importante de la fuente de irradiación. Aunque debido a este mecanismo también provocará algunos problemas como la radiación extra focal pero para ello se hace uso de diversos mecanismos para corregirla 7 8 9
