Rayos X Monografía sobre los rayos X
Roberto Díaz
Contenido
Introducción Introducción ....................................................................... .......................................................................................................... ...................................................................... ..................................................... .................. 1 Objetivos Objetivos ...................................................................... ......................................................................................................... ....................................................................... ........................................................... ....................... 1 Rayos X ............................................................................... ................................................................................................................. ...................................................................... ...................................................... .................. 2 ¿Qué son los rayos X? ..................................................................................................... ....................................................................................................................................... ........................................ ...... 2 ¿Cómo se producen producen estos estos rayos?....................................................................... .......................................................................................................... ..................................................... .................. 2 ¿Aplicaciones ¿Aplicaciones?? ...................................................................... ......................................................................................................... ....................................................................... ............................................... ........... 3 Medicina Medicina..................................................................... ........................................................................................................ ...................................................................... ..................................................... .................. 4 Química ...................................................................... ......................................................................................................... ...................................................................... ..................................................... .................. 5 Astronomía Astronomía....................................................................... .......................................................................................................... ....................................................................... ............................................... ........... 5 Industria Industria ..................................................................... ........................................................................................................ ...................................................................... ..................................................... .................. 5 Esterilizació Esterilización n..................................................................... ........................................................................................................ ....................................................................... ............................................... ........... 5 Conclusión Conclusión.................................................................... ....................................................................................................... ....................................................................... ........................................................... ....................... 5 Bibliografía Bibliografía ................................................................... ...................................................................................................... ....................................................................... ........................................................... ....................... 6
Introducción
E
n algún momento nos hemos fracturado un hueso o hemos oído hablar de alguien que se fracturó, cuando estamos en el hospital, lo primero es hacer una placa en la cual el doctor podrá ver y darnos un diagnostico sobre lo que
nos está sucediendo. sucediendo. Con respecto a este trabajo nos centraremos en el fenómeno que nos permite tener una imagen interna de nuestro cuerpo, sin afectar los tejidos directamente, la cual permite que el doctor nos dé un diagnostico Esté fenómeno es conocido como rayos X, una gran herramienta tanto para la medicina como para otras ciencias, un fenómeno con una u na comienzo misterioso y características extrañas. En este trabajo se abordara la respuesta a incógnitas acerca de que son y cómo se producen estos rayos, a demás de ver algunas de sus aplicaciones en las distintas ciencias que lo utilizan. Objetivos
Comprender que son los rayos X.
Conocer un poco de su historia. historia.
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Conocer su naturaleza.
Ver sus aplicaciones en las distintas ramas ramas de la ciencia.
Rayos X ¿Qué son los rayos X?
Los rayos X son ondas electromagnéticas de alta frecuencia, invisibles para el ojo humano, emitidas por la desexcitación de electrones interiores en los átomos, estas ondas son muy energéticas, lo cual les permite atravesar varias capas de átomos antes de ser absorbidos o dispersados, esta característica permite que atraviesen materiales sólidos e ionicen el aire, además no se refracción en el vidrio, y ni los campos magnéticos los desvían, lo único que los detienen o disminuyen en gran cantidad la emisión de ondas son los metales. Son llamados rayos X 1 por su naturaleza “extraña” para la época en la que se descubrieron, siendo la “X” el símbolo de lo desconocido.
En 1897, Thomson 2 aclara la naturaleza de estos rayos, demostrando que eran partículas diminutas moviendo a velocidades exageradamente grandes, a estas partículas las llama “electrones”. Estos rayos poseen una longitud de onda entre los 10 y 0,01 nanómetros, con
frecuencias de 50 a 50000 veces la frecuencia de la luz visible, y los fotones poseen un equivalente en masa igual a la masa del electrón. Estos rayos se propagan a la velocidad de la luz. ¿Cómo se producen estos rayos?
Los rayos X se producen en tubos de rayos catódicos (rayos producidos en el cátodo) tal y como lo descubrió Roentgen 3 (Imagen4). Roentgen se quedo cautivado al observar un verde espectral en torno al vidrio del tubo de rayos catódicos, y observo que ciertas sustancias tenían cierta luminosidad, a lo cual cubrió cubrió el tubo para observar con mayor detalle este fenómeno intrigante, pero sin darse cuenta por más que el tubo estuviese cubierto algunas Wilhelm Roentgen 1
En un comienzo se conocían c omo “Rayos Roentgen” por su descubridor.
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J. J. Thomson, un físico ingles. 3 Wilhelm Conrad Roentgen, un físico alemán, en 1895 descubre los rayos X. 4 Imagen obtenida de la diapositiva 5 del la presentación LOS RAYOS X: ALGO MÁS QUE IMÁGENES del Dr. Javier Miranda Martin del Campo, docente de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).
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sustancias seguían produciendo esa luminiscencia, por lo cual tomo una decisión drástica, encendiendo el tubo y dirigiéndose a otra habitación, separado por una pared de concreto y aun así seguía resplandeciendo una placa de platinocianuro de bario. Asimov I. (1984) 5 en otras palabras explicaría el suceso: “ Roentgen Roentgen desconectó la electricidad: el papel recubierto se oscureció. Volvió a conectarla: el papel volvió a relucir. Se trasladó a la habitación vecina con el papel en la mano, cerró la puerta y volvió a conectar la electricidad: el papel seguía brillando mientras el tubo estuviera en funcionamiento. Había descubierto algo invisible que se dejaba «sentir» a través del cartón y de las puertas.” puertas.”
El fenómeno se puede reproducir en otras situaciones como por ejemplo por la excitación de los electrones interiores en sólidos (comúnmente metales), a partir de un haz energético6 de electrones. Recordemos que las cargas que aceleran producen ondas electromagnéticas, es la explicación del fenómeno de emisión de energía, el choque de este haz de electrones produce un espectro continuo, esta radiación recibe el nombre de Bremsstrahlung 7 En la naturaleza también se producen rayos X de manera espontanea y constante, por medio de la desintegración radioactiva, luego de que Roentgen descubriera los rayos X, Becquerel8 descubrió que la mayoría de los elementos de la tabla periódica no producían este tipo de radiación, pero si lo hacían algunos de ellos como el actinio, el torio, el uranio, el polonio y el radio. Asimov I. (1984) así lo expresó: “… En febrero de 1896 envolvió una placa fotográfica en papel negro, la colocó a la luz del sol y puso encima del papel un cristal de una sustancia fluorescente en la que su padre había mostrado especial interés: un compuesto de uranio. Al revelar la película, Becquerel vio que estaba velada. La luz del sol no podía atravesar el papel negro, pero los rayos X sí. Becquerel llegó a la conclusión de que la sal de uranio emitía rayos X al fluorescer.” ¿Aplicaciones? Las aplicación son muy variadas desde la medicina hasta la astronomía se utiliza util iza de diversas maneras. En nuestro caso solo veremos algunas.
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Asimov, I. (1984) MOMENTOS ESTELARES DE LA CIENCIA, Alianza Editorial, S. A., Madrid, España, pág. 51. Energía del orden de los KeV, comúnmente 1KeV. Se traduce del alemán como “radiación de frenado”.
Antoine Henri Becquerel, un físico francés.
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Medicina
Otros
Astronomía
Rayos X Esterilizacion
Industria
Química
Medicina
Se hacen pasar rayos X a través de tejidos blandos para producir imágenes de los huesos dentro de los seres humanos, para ver fracturas, deformaciones incluso la ingestión de objetos anómalos 9 a la anatomía del ser humano. Estas imágenes son lo que se conoce comúnmente comúnmente como radiografías, r adiografías, con las cuales se puede diagnosticar desde enfermedades óseas hasta cáncer de pulmón. Otra forma de uso es la tomografía computalizada el cual es un procedimiento de diagnóstico médico que utiliza la tecnología de rayos X asistida por un ordenador para crear múltiples imágenes transversales del cuerpo que juntas proporcionan una completa imagen en 3D. Al margen de su interés médico.
Los rayos X traspasan con mayor facilidad el tejido blando (músculos), pero le cuesta a travesar los tejidos duros (Huesos)
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Algunos plásticos de alta densidad y metales detienen los rayos X. Figura 33.1 del libro FISICA CONCEPTUAL de Hewitt, P., página 635.
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Química
En química se utiliza para estudiar las estructuras atómicas de cristales (cristalografía) y de moléculas moléculas proteínicas proteínicas complejas. complejas. Astronomía
Usando dos telescopios de rayos X, el Observatorio Chandra (NASA) (NASA) y el XMM-Newton XMM-Newton (ESA), un equipo de astrónomos ha conseguido encontrar una enorme reserva de gas intergaláctico situada a unos 400 millones de años luz l uz de la Tierra, en la que podría encontrarse la "materia perdida" del Universo que los científicos llevan años buscando. Aparte de ello se estudia para conocer más sobre las galaxias que nos rodean, mostrando lo que no vemos. Industria
Se utilizan rayos X para ver dentro de auto partes o elementos metálicos para encontrar fallas o fisuras que puedan dañar el repuesto o la herramienta final, incluso la maquinaria. Esterilización
Los rayos X en grandes cantidades pueden matar el tejido vivo así esterilizando material tanto quirúrgico incluso gasas y guantes, hoy en la actualidad se utilizan otros rayos (rayos gamma). Conclusión
A partir del traba podemos darnos un poco cuenta de que un descubrimiento descubrimiento un poco “con suerte” hoy en día nos da mucha información a cerca de cosas que no podemos ver a si mple
vista o sin dañar tanto los tejidos tejidos humanos como como piezas metálicas, a demás de ayudarnos en la búsqueda de más información en la naturaleza que nos rodea y nos ayuda en nuestra ardua tarea de la construcción del conocimiento científico. Para finalizar quería agregar una frase de Asimov I. (1984) acerca de estos rayos: “Aunque suene a paradoja, gracias a Roentgen podemos utilizar lo invisible para hacer visible lo invisible.”
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Bibliografía
Hewitt, P. (1984) FISICA CONCEPTUAL, Editorial Pearson, Decima Edición, pág. 634635. Asimov, I. (1984) LA MEDICION DEL UNIVERSO, PLAZA & JANES EDITORES, S. A, España, págs. 55 y 141. Asimov, I. (1984) MOMENTOS ESTELARES DE LA CIENCIA, Alianza Al ianza Editorial, S. A., Madrid, España, págs. 51-53. Miranda J. (2005) Presentación LOS RAYOS X: ALGO MÁS QUE IMÁGENES. Disponible en: http://www.fisica.unam http://www.fisica.unam.mx/peletron/DESCARGAS/P .mx/peletron/DESCARGAS/PDF/Los_Rayos_X.pdf DF/Los_Rayos_X.pdf Páginas web consultadas: http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/099/htm/sec_13.htm https://www.muyinteresante.es/tecnologia/articulo/innovadoras-aplicaciones-de-losrayos-x
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