Tareas son los rayos X

¿Qué son los rayos X?

Los rayos X son el resultado de la combinación de ondas electromagnéticas y su energía está ubicada entre los rayos ultravioletas y los rayos gamma.

Sus ondas son muy similares a las de los radios y microondas, también se pueden asemejar a las ondas que transmite la luz. Los rayos X son una radiación que al entrar en contacto con la materia crea iones, que son partículas con carga (ya sea positiva o negativa).

Descubrimiento de los rayos X

Los rayos X fueron descubiertos accidentalmente por el profesor Wilhelm Conrad Rontgen el 8 de noviembre de 1895, se encontraba haciendo experimentos con los tubos de Crookes y observó unos extraños rayos que atravesaban papel y metal, lo que lo llevó a investigarlos durante siete semanas.

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Su investigación

Todo empezó con los experimentos de un científico británico llamado William Crookes, el cual investigó, en el siglo XIX, los efectos de algunos gases cuando se les aplicaba algunas descargas eléctricas, todo esto dentro de tubos vacíos y electrodos para generar un alto voltaje en las corrientes; a estos lo llamó tubo de Crookes. Cuando el tubo se encontraba cerca de algunas placas fotográficas se producía una imagen borrosa, sin embargo decidió no seguir investigando sobre esto.

En 1887, la científica Nikola Tesla estudió este efecto que fue creado por los tubos de Crookes. Por su investigación prosiguió a informar y advertir a toda la comunidad científica de los riesgos para los organismos expuestos a este tipo de radiaciones.

El 8 de noviembre de 1895, el físico Wilhelm Conrad Rontgen se encontraba haciendo experimentos con los tubos de Crookes y la bobina de Ruhmkorff. Estaba analizando los rayos catódicos para evitar cierta fluorescencia que eran producidos en las paredes de vidrio en uno de los tubos, así que los cubre con una funda negra de cartón. Cuando llega la noche conecta todo su equipo por última vez y se sorprendió al momento de ver un resplandor amarillo-verdoso a lo lejos. Al apagar y volver a encender el tubo, este resplandor se producía de nuevo.

Este extraño suceso lo llevó a investigar los rayos y las radiaciones de éstos durante las siete semanas siguientes.

El primero de enero de 1986 Wilhelm Rontgen contactó con sus compañeros de toda Europa para comunicarles los detalles de su investigación. También les mandó una fotografía de su mano en la que la piel casi no se veía, dejando observar los huesos y lo que parecía ser la sombra de un anillo. Esto se debe a que el 22 de diciembre se decidió hacer la primera prueba con humanos pero ya que no podía manejar su carrete, la placa fotográfica de cristal y exponer su mano a los rayos x (todo esto a la vez) pidió ayuda a su esposa, para que ésta colocase su mano en la placa durante 15 minutos. Cuando fue revelada la placa de cristal su sorpresa fue muy grande, apareció una imagen, sin duda, muy importante para la historia de la ciencia; los huesos de la mano de su esposa Berta con el anillo flotando sobre uno de estos. Y así aparece la primera radiografía de la historia y con ella nace una nueva rama de la medicina llamada radiología.

Todo lo descubrió de forma accidental en el laboratorio de la Universidad de Wurzburg. Esto se relacionaba con los rayos catódicos (corrientes de electrones en tubos de vacío) que tenía en otra mesa. Al parecer los físicos ya habían estado creando rayos X desde años antes sin darse cuenta.

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Riesgos de los Rayos X

El daño que éstos causen en la salud depende de la intensidad con que sean usados. Si la dosis es baja no llegan a causar daños, pero, si en cambio, se está expuesto a dosis muy altas puede llegar a causar daños severos que pueden ser incluso mortales.

En grandes cantidades puede causar quemaduras en distintos lugares del cuerpo, pérdida de cabello, defectos de nacimiento, cáncer, daños mentales y en el peor de los casos la muerte.

"La manifestación de efectos como quemaduras de la piel, caída del cabello, esterilidad, náuseas y cataratas, requiere que se exponga a una dosis mínima (la dosis umbral). Si se aumenta la dosis por encima de la dosis umbral el efecto es más grave. En grupos de personas expuestas a dosis bajas de radiación se ha observado un aumento de la presión psicológica. También se ha documentado alteración de las facultades mentales (síndrome del sistema nervioso central) en personas expuestas a miles de rads de radiación ionizante."

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Aplicaciones

-Campo de la medicina: Desde su descubrimiento, los rayos X nos permiten captar la estructura ósea y se han ido desarrollado cada vez más gracias a la tecnología para su uso. Son más usados en la radiología, a que en ésta se llevan a cabo las radiografías, que es para lo que sirven los rayos X. Son muy útiles a la hora de detectar enfermedades en el esqueleto, pero también son usados para diagnosticar las enfermedades de los tejidos blandos, éstas pueden ser: cáncer en los pulmones, abscesos, neumonía, edema pulmonar, etc.

-Otras aplicaciones: "Puede utilizarse para determinar defectos en componentes técnicos, como tuberías, turbinas, motores, paredes, vigas, y en general casi cualquier elemento estructural. Aprovechando la característica de absorción/transmisión de los Rayos X, si aplicamos una fuente de Rayos X a uno de estos elementos, y este es completamente perfecto, el patrón de absorción/transmisión, será el mismo a lo largo de todo el componente, pero si tenemos defectos, tales como poros, pérdidas de espesor, fisuras (no suelen ser fácilmente detectables), inclusiones de material tendremos un patrón desigual."

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Espectro contínuo

"El tubo de rayos X está constituido por dos electrodos (cátodo y ánodo), una fuente de electrones (cátodo caliente) y un blanco. Los electrones se aceleran mediante una diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo. La radiación es producida justo en la zona de impacto de los electrones y se emite en todas direcciones.

La energía adquirida por los electrones va a estar determinada por el voltaje aplicado entre los dos electrodos.

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Los diferentes electrones no chocan con el blanco de igual manera, así que este puede ceder su energía en una o en varias colisiones, produciendo un espectro continuo.

La energía del fotón emitido, por conservación de la energía y tomando los postulados de Planck es:

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Donde K y K" es la energía del electrón antes y después de la colisión respectivamente.

El punto de corte con el eje x de la gráfica de espectro continuo, es la longitud mínima que alcanza un fotón al ser acelerado a un voltaje determinado. Esto se puede explicar desde el punto de vista de que los electrones chocan y entregan toda su energía. La longitud de onda mínima está dada por:

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Donde A es la constante de proporcionalidad y m una constante alrededor de 2."

Espectro característico

"Cuando los electrones que son acelerados en el tubo de rayos X poseen cierta energía crítica, pueden pasar cerca de una subcapa interna de los átomos que componen el blanco. Debido a la energía que recibe el electrón, este puede escapar del átomo, dejando al átomo en un estado supremamente excitado. Eventualmente, el átomo regresará a su estado de equilibrio emitiendo un conjunto de fotones de alta frecuencia, que corresponden al espectro de líneas de rayos X. Éste indiscutiblemente va a depender de la composición del material en el cual incide el haz de rayos X, para el molibdeno, la gráfica del espectro continuo muestra dos picos correspondientes a la serie K del espectro de líneas, estas están superpuestas con el espectro continuo.

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La intensidad de cualquier línea depende de la diferencia del voltaje aplicado (V) y el voltaje necesario para la excitación (V") a la correspondiente línea, y está dada por:

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Donde n y B son constantes, e i es el número de electrones por unidad de tiempo.

Para la difracción de rayos X, la serie K del material es la que usualmente se utiliza. Debido a que los experimentos usando esta técnica requieren luz monocromática, los electrones que son acelerados en el tubo de rayos X deben poseer energías por encima de 30 keV. Esto permite que el ancho de la línea K utilizada sea muy angosto (del orden de 0.001 Å). La relación entre la longitud de cualquier línea en particular y el número atómico del átomo está dada por la Ley de Moseley."

Rayos X en la actualidad

Con el paso del tiempo, gracias a una encuesta realizada por el Museo de Ciencia de Londres, se ha determinado que la máquina de rayos X es el invento más importante del mundo, ya que ha contribuido tanto en el campo de la medicina que se ha logrado llegar a la era del paciente transparente (esto por el hecho de poder ver a través de él).

El presidente del Colegio Real de Radiólogos y profesor británico, Andy Adam, dio a conocer los resultados de la encuesta en el diario "The Times". Al parecer quedó en primer lugar con 9.581 votos seguido de la penicilina y la doble hélice de ADN.

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Conclusión

Como ahora sabemos fue largo el proceso de investigación y los rayos X fueron un gran avance tecnológico en el campo de la medicina, los científicos los produjeron durante años sin saberlo, lo que significa que probablemente haiga más cosas por descubrir. Estos son benéficos y riesgosos a la vez.

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