La scoperta dei raggi-X, avvenne per caso, durante un esperimento del fisico tedesco Wilhelm Röntgen, l’8 novembre del 1895.
Secondo fonti molto vicine, quel giorno il fisico, stava facendo degli esperimenti con un tubo fluorescente, (una capsula di vetro sottovuoto) attraverso cui veniva fatta passare una corrente
elettrica.
Dopo poco, Röntgen si rese conto che qualcosa di strano stava accadendo. Mentre si preparava a passare alla fase successiva, notò che uno schermo cosparso di una sostanza fluorescente, che aveva sistemato a poca distanza dal tubo, stava brillando.
Nel 1901 la scoperta fece vincere a Röntgen il premio Nobel.
COSA SONO I RAGGI X
I raggi x sono onde elettromagnetiche, sono invisibili e si
propagano nello spazio in tutte le direzioni, impressionano le pellicole e provocano la fluorescenza di alcune sostanze
(platinocianuro di bario).
I raggi x sono in grado di attraversare i tessuti corporei, subendo punto a punto, un’attenuazione legata allo spessore,alla densità ed al numero atomico delle strutture incontrate.
PRODUZIONE DEI RAGGI X
vengono prodotti dal riscaldamento del catodo mediante il
filamento di tungsteno e tale riscaldamento provoca l’emissione di elettroni, che vengono accelerati dalla differenza di potenziale all’interno di un ampolla di vetro in cui è stato fatto
precedentemente il vuoto.
Nell’ampolla di vetro vi è anche l’anodo
CATODO: elettrodo negativo la cui funzione è quella di
produrre elettroni per effetto termoelettrico
Il catodo è costituito due elementi:
da un filamento metallico disposto a spirale, di solito fatto di tungsteno, che viene portato all’incandescenza facendovi
circolare corrente al alta intensità.
Coppa focalizzatrice, uno schermo metallico caricato
negativamente, che serve sia a proteggere il filamento, sia a mantenere compatto il fascio elettronico evitando l’espansione dello stesso indirizzandolo verso la macchia focale dell’anodo
ANODO: elettrodo positivo la cui funzione è quella di costituire un bersaglio contro cui avviene l’impatto degli elettroni
Può essere:
L’anodo, nei tubi in cui è “fisso”, è costituito da una placchetta di metallo, di solito tungsteno, sulla quale vanno a impattare gli elettroni provenienti dal catodo.
Rotante, sono un’evoluzione tecnologica di quelli ad anodo fisso.Infatti, essi sono in grado di produrre quantità molto maggiori di raggi X, grazie al fatto che l’area colpita dagli elettroni è molto più ampia, l’anodo si raffredda più rapidamente.
Nell’ anodo distinguiamo: – il fuoco che viene colpita dal fascio elettronico e la sua forma è rettangolare.A sua volta viene
definito in:
Il fuoco elettronico è la porzione di anodo colpita dagli elettroni liberati dalla spiralina catodica ed accelerati dalla differenza di potenziale. E’ l’area sulla quale si formano i raggi X.
Il fuoco ottico è la proiezione geometrica del fuoco elettronico lungo la direzione del fascio: è quindi una entità apparente, le cui dimensioni condizionano peraltro in modo determinante la qualità dell’immagine radiologica.
Il fuoco termico è la parte di anodo sottoposta a riscaldamento per effetto del “bombardamento” degli elettroni.
FORMAZIONE DEI RAGGI X
I tubi radiogeni sono delle macchine poco efficienti.
Essi in effetti producono: 98% calore; 2% raggi X.
I raggi X sono prodotti principalmente mediante due tipi di fenomeni: frenamento (radiazione generale o“Bremsstrahlung”); radiazione caratteristica.
Il fenomeno del frenamento (Bremsstrahlung) o radiazione
generale è il fenomeno per cui l’elettrone proveniente dal catodo subisce una brusca decelerazione: la sua energia cinetica viene trasformata in calore e con la produzione di un raggio X.
L’effetto fotoelettrico determina la completa attenuazione dei raggi x. Il fotone incidente cede all’elettrone urtato tutta la sua energia cinetica.
Il fotone scompare e l’elettrone viene fuori dall’atomo con una
certa energia cinetica.
Il fenomeno della radiazione caratteristica si verifica quando l’elettrone proveniente dal catodo colpisce un elettrone degli orbitali più interni espellendolo. L’orbitale, a questo punto, viene occupato da un elettrone dell’orbitale più esterno che per questo cede la sua energia sotto forma di un raggio X. Questo fenomeno viene detto “radiazione caratteristica” perché i picchi di raggi X prodotti sono tipici dell’elemento utilizzato per l’anodo.
Effetto compton noto anche come scattering incoerente, il fotone è deflesso e può trasferire parte della sua energia al bersaglio
Si determina soprattutto con raggi x ad elevata energia e quando l’interazione si verifica con gli elettroni degli orbitali più esterni
ENERGIA DEI RAGGI X
Il fascio radiogeno emesso dal tubo è costituito da un insieme di raggi X di differente energia. L’energia media dei raggi X del fascio dipende dall’energia degli elettroni provenienti dal catodo e dal tipo di metallo dell’anodo. Più veloci sono gli elettroni maggiore sarà l’energia dei raggi X.
La velocità degli elettroni aumenta o diminuisce aumentando o diminuendo la differenza di potenziale (kV) tra catodo ed anodo.
INTENSITA’ DEI RAGGI X
L’intensità dei raggi X del fascio radiogeno, cioè il numero di raggi X che costituiscono il fascio, dipende dalla quantità (flusso) degli elettroni prodotti dal catodo.
La quantità di elettroni prodotta viene regolata mediante il controllo della intensità, in milliAmpere (mA) sulla console dell’apparecchio radiografico. Aumentando l’intensità, aumenta il grado di incandescenza del filamento e, quindi, l’effetto termoionico sugli elettroni del catodo.
La quantità di elettroni prodotta può essere regolata anche mediante il controllo del tempo di funzionamento del tubo (tempo esposizione), in secondi (s), sulla console dell’apparecchio radiografico.
Per questo, più propriamente, la quantità di elettroni prodotta viene espressa in mA x s (mAs).
