3- TUBO DE RAYOS X 2020

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UNC-ESCUELA DE TECNICOS EN SALUD-CATEDRA DE FUNDAMENTOS RADIOGICOS 
TUBO DE RAYOS X
Es un componente del sistema de imágenes por rayos X. Está contenido en el interior de un revestimiento de protección y es, por tanto inaccesible.
COMPONENTES EXTERNOS 
SISTEMA DE SOPORTE DEL TECHO
Es el sistema soporte de techo que se utiliza con mayor frecuencia. Consiste en dos conjuntos perpendiculares de guías colocadas en el techo, esto permite tanto el desplazamiento longitudinal como el transversal del tubo de rayos X.
Una columna telescópica junto a la guías del revestimiento del tubo de rayos X permite que existe una distancia variable entre la fuente y el receptor de imagen (SID source-to-image receptor distance). Cuando el tubo de rayos X está centrado por encima de la mesa de exploración en la distancia SID estándar, el tubo de rayos X se encuentra en una posición de marca preferente , se puede escoger entre otras posiciones para el tubo de rayos X y fijarlas. Algunos tubos tienen un único control que anula los bloqueos de modo que el tubo se pueda desplazar libremente.
 SISTEMA DE SOPORTE DE SUELO –TECHO
Tiene una única columna con rodillos en los extremo, uno acoplado al sistema de guías o carriles colocado en el techo y otro el sistema de guías dispuestos en el suelo. El tubo de rayos X se desliza arriba y abajo por la columna cuando esta gira.
Una variación de este tipo de sustento tiene la columna posicionada en un sistema de sustento de suelo únicamente usando una o dos guías en el suelo.
 
SISTEMA DE SUSTENTO DE BRAZO EN C
Las salas de radiología intervencionista están provistas de soporte de brazo C. Estos sistemas están montados en el techo y proporcionan un posicionamiento más flexible para el tubo rayos X. El receptor de imagen se une a la otra terminación del brazo en C del tubo de rayos X. 
REVESTIMIENTO PROTECTOR (de plomo)
Cuando se producen los Rayos X, se emiten de forma isotrópica (en todas las direcciones con la misma intensidad). Solo serán útiles aquellos que traviesen la ventana del tubo, a estos se los conoce como haz útil.
A los rayos X que se escapan a través del revestimiento protector se les llama radiación de fuga 
Evita una excesiva exposición a la radiación y a las descargas eléctricas, reduce la intensidad de la radiación de fuga. El revestimiento protector de algunos tubos de rayos X contiene aceite que sirve como aislante contra descargas eléctricas y como amortiguador térmico para disipar el calor.
 
CARCASA DE VIDRIO O METAL
Un tubo de rayos X es un tubo de vacío electrónico con sus componentes contenidos en una carcasa de vidrio o metal.
Es relativamente grande, de unos 30-50 cm de longitud y 20 cm de diámetro. La carcasa está hecha de vidrio Pyrex para que sea capaz de resistir el enorme calor generado.
La carcasa mantiene el vacío en el interior del tubo. Este vacío permite una producción de rayos X más eficientes.
Una mejora en el diseño del tubo incluye metal en lugar de vidrio, estas mantienen un potencial eléctrico constante entre los electrones de la corriente del tubo y la carcasa, por lo tanto tiene una vida media más larga y son menos propensos a fallar.
La ventana del tubo de rayos es un área de la carcasa de vidrio o metal, de aproximadamente 5 cm2, muy delgada y a través del cual se emite el haz útil de rayos X. Esta ventana permite la emisión máxima de rayos X con una absorción mínima.
COMPONENTES INTERNOS 
CATODO
Es la parte negativa del tubo de rayos X y tiene dos partes principales: un filamento y una copa focalizadora.
 
La copa focalizadora es una carcasa metalica alrededor del filamento 
A-Sin una copa focalizadora, el haz de electrones se dispersa más allá del cátodo debido a la mutua repulsión electrostática entre los electrones.
B-Con una copa focalizadora, que está cargada negativamente, el haz de electrones se condensa y se dirige al blanco.
El filamento es una bobina de hilo metálico de 2mm de diámetro y 1 ó 2 cm de longitud, este emite electrones cuando se calienta. En el momento en que la corriente que atraviesa el filamento es suficientemente alta, los electrones de las capas externas de los átomos del filamento son expulsados del mismo. Este fenómeno se conoce como emisión termoiónica. Generalmente se fabrican con tungsteno toriado, el tungsteno proporciona una emisión termoiónica mayor que otros metales, además no se vaporiza fácilmente. 
Los filamentos se fabrican con tungsteno toriado. El tungsteno proporciona una emisión termoiónica mayor que otros metales.
El filamento está integrado en una concavidad metálica llamada copa focalizadora, cargada negativamente, por lo cual confina el haz de electrones a una pequeña área del ánodo. La mayoría de tubos de rayos X de ánodo rotatorio tienen dos filamentos acoplados al cátodo, uno al lado del otro, de modo que crean un punto focal pequeño (foco fino) y grande (foco grueso).
 
A -Cátodo de doble filamento diseñado para proporcionar puntos focales de 0,5 y 1,5mm
B- Esquema de cátodo de doble filamento
ANODO
El ánodo es la parte positiva del tubo de rayos X. Existen dos tipos de ánodos estacionarios y rotatorios.
Los tubos de rayos X con ánodos estacionarios se usan en sistemas de imagen para odontología, portátiles y otras unidades donde no se requiere ni altas corrientes del tubo ni valores de potencia elevadas. 
Los de ánodos rotatorios son capaces de producir haces de rayos X de alta intensidad en un periodo de tiempo breve.
El ánodo desempeña tres funciones en un tubo de rayos X. 
El ánodo es conductor eléctrico. Recibe los 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. También proporciona soporte mecánico para blanco y es un buen disipador térmico.
Los materiales más usados para el ánodo son el tungsteno, cobre, molibdeno y el grafito.
El blanco es el área del ánodo en la que inciden los electrones que provienen del cátodo.
En los tubos de rayos X usados para mamografía tienen blancos de molibdeno o rodio debido al bajo número atómico y a la baja energía característica de la capa K en estos elementos.
En tubos con ánodo estacionario, el blanco consiste en una aleación de tungsteno incrustada en el ánodo de cobre (A) En tubos con ánodos rotatorios, el disco que rota es el blanco (B)
La aleación de tungsteno (normalmente con renio) proporciona una resistencia mecánica para soportar las tensiones de la rotación de alta velocidad y los efectos de la expansión y contracción repetitivas. Los tubos de rayos X de alta capacidad tienen molibdeno o grafito en capas debajo del blanco de tungsteno. Tanto el molibdeno como el grafito presentan una densidad de masa más baja que el tungsteno, formando así un ánodo más fácil de rotar.
 
El tungsteno es el material elegido para el blanco en radiología general por tres razones principales:
1.	Número atómico: el alto número atómico del tungsteno (74) resulta en una producción de rayos X de alta eficiencia. la razón de esto se expone en profundidad en el capítulo 9.
2.	Conductividad térmica: el tungsteno tiene una conductividad térmica muy próxima a la del cobre; por tanto, es un metal eficiente para disipar el calor producido.
3.	Punto de fusión alto: cualquier material, si se calienta suficientemente, se fundirá y pasará a estado líquido. el tungsteno tiene un punto de fusión alto (3.400 °C, comparado con 1.100 °C para el cobre) y por tanto puede resistir corrientes de tubo altas.
Los tubos de rayos X especiales para mamografías tienen blancos de molibdeno o rodio principalmente debido a su bajo número atómico y a la baja energía característica de su capa K.
Las corrientes de tubo más altas y los tiempos de exposición más cortos son posibles con tubos de ánodos rotatorios.
El tubo de rayos X con ánodo rotatorio permite al haz de electrones interactuarcon un área del blanco mucho mayor y, por lo tanto, el calor del ánodo no se confina en un solo punto, como en un tubo con ánodo estacionario. 
Para girar el ánodo se usa un motor de inducción electromagnética. Un motor de inducción consiste en dos partes separadas una de la otra por la carcasa de cristal o de metal. La parte externa de la carcasa, llamada estator, consiste en una serie de electroimanes separados uniformemente alrededor del cuello del tubo. Dentro de la carcasa se encuentra un eje hecho de hierro dulce y barras de cobre. Este mecanismo se llama rotor.
 Cuando el técnico pulsa el botón de exposición de un sistema de imagen radiológica, hay un corto retraso antes de que se produzca la exposición. Esto permite al rotor acelerarse hasta el número de rpm originales mientras se calienta el filamento. Sólo en este momento se aplica el kVp al tubo de rayos X
Principio del foco-lineal. 
El punto focal es el área del blanco desde la que se emiten los rayos X. La radiología requiere puntos focales pequeños debido a que producen una mejor resolución espacial de la imagen. Desafortunadamente, cuando el tamaño del punto focal decrece, el calentamiento del blanco se concentra sobre un área más pequeña. Éste es el factor limitante para el tamaño del punto focal.
El principio del foco-lineal tiene como consecuencia un tamaño del punto focal efectivo mucho menor que el punto focal real. 
Se llama foco a la proyección del haz de electrones en el área del ánodo, es decir justamente el área que es bombardeada de electrones. 
Este foco en el ánodo se llama foco real. Como la disipación de calor siempre es un problema en la generación de tubos de rayos X uno de los métodos para disminuir un poco este efecto es tratar de que el foco real esté en un área más grande del ánodo, esto es para que se caliente más área y así el calor se disipe un poco más rápido. Esto se puede lograr eligiendo el filamento grueso, el cual dará un haz de electrones con un área mayor por lo que ayudará a la disipación de calor. Pero también influye la inclinación del ánodo, con lo que permite que el foco real llegue a un área mayor.
 Esta inclinación también induce una proyección hacia debajo de radiación, que es justamente la proyección que interesa ya que es la que se dirige hacia el paciente. Esta nueva proyección se llamará foco efectivo. Y es a esto que se le llama el principio de foco lineal, el cual tiene como objetivo poder tener un haz de radiación más pequeño y de mayor intensidad, sin calentar demasiado el ánodo, que es lo que se logra con la inclinación del ánodo.
La intensidad del haz de rayos X que abandona el tubo no es uniforme en toda la superficie del mismo sino que depende del ángulo en el que se emiten los fotones desde el foco, siendo menor en la parte del haz más cercana al ánodo. Esta variación de intensidad es lo que se conoce como efecto talón. La disminución de intensidad del haz a ángulos aproximadamente paralelos a la superficie del ánodo se debe a la absorción de algunos de los fotones por el mismo ánodo.
Por otra parte, debido a la ley del inverso del cuadrado de la distancia, los rayos que impresionan la película en los extremos del haz han recorrido una distancia mayor que los que la impresionan en el eje del mismo, con lo cual la intensidad en aquella región de la placa radiográfica será menor. Además, la radiación que sale en direcciones oblicuas atraviesa un espesor de absorbente (vidrio, aceite) mayor que la que salen en direcciones próximas al eje del haz. La intensidad del haz en función del ángulo de emisión varía dependiendo de las características físicas de cada tubo y de su antigüedad. El efecto talón se ve acrecentado con las rugosidades del ánodo y éstas van aumentando con el uso del tubo y el empleo de valores altos de kV y mAs. Este efecto es menos importante cuando se utilizan distancias foco-película grande y, para una distancia foco-película dado, es menos importante para tamaños de campo menores, ya que la intensidad del haz cerca del eje es más uniforme que hacia la periferia del mismo. El efecto talón puede compensarse exponiendo por el lado del ánodo partes del cuerpo del paciente con menor espesor o densidad
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