TUBO DE RAYOS X 

El tubo de rayos X es donde se generan los rayos X, gracias a un procedimiento mediante el cual se aceleran electrones en primer lugar, para después frenarlos bruscamente. De esta forma se obtienen los fotones que constituyen la radiación ionizante utilizada en radiodiagnóstico. Es por ello que dicho tubo consta de un filamento metálico (cátodo) que, al ponerse incandescente, produce una nube de electrones a su alrededor. 

Estos electrones son acelerados mediante una elevada diferencia de potencial (kV), y se les lleva a chocar contra el ánodo, en donde son frenados liberando su energía cinética como fotones que constituyen los rayos X utilizados en clínica. 

Cátodo de un tubo de rayos X

El filamento o cátodo suele ser una pequeña bobina de wolframio, material elegido por sus buenas propiedades desde el punto de vista de emisión termoiónica, y punto de fusión elevado. Estas propiedades alargan la vida útil del tubo. 

Los electrones producidos es preciso que choquen con el ánodo en el menor espacio posible, razón por la cual se concentra el haz de electrones en una copa metálica, en cuyo fondo se ubica el filamento. 

Cuanto mayor incandescencia se produzca en el cátodo, mayor será el número de electrones que saltarán de las últimas capas electrónicas del átomo de wolframio al espacio circundante (emisión termoiónica), y mayor será el número de electrones dispuestos a ser acelerados. Este mecanismo se regula con el miliamperaje. 

Ánodo de un tubo de rayos x

El material habitual con el que se fabrica el ánodo de un tubo de rayos X suele ser Wolframio. En el caso de los tubos de mamografía el material empleado es el Molibdeno, y recientemente se han comenzado a confeccionar también de Rodio-Paladio. 

El Wolframio presenta un punto de fusión elevado, ventaja adicional frente a otros materiales con alto número atómico (Z), que también hubieran podido ser adecuados para la producción de rayos X. 

El tubo de rayos X de filamento caliente debe de alcanzar una temperatura adecuada para su funcionamiento, pero en ellos se produce tanto calor que éste constituye el principal problema contra el que es preciso actuar con el fin de aumentar la vida útil del aparato. Para solucionar este problema se podría aumentar el tamaño del foco, con lo que el calor generado se distribuiría sobre una superficie mayor y el aumento de temperatura no sería tan elevado. Sin embargo, esta solución repercutiría sobre la calidad de la imagen dando lugar a penumbras indeseables (falta de nitidez geométrica). Otra solución podría ser aumentar el tiempo de exposición, pero también aumenta el riesgo de movimiento del paciente (que ocasiona falta de nitidez por movimientos). 

En el ánodo giratorio, la ampolla de vidrio está contenida en un recipiente metálico, que actúa como coraza aislante de la radiación y de la corriente eléctrica, y se encuentra rellena de aceite mineral para su refrigeración. La estructura del ánodo consiste en un disco de wolframio de unos 10 - 15 cm de diámetro que puede girar a gran velocidad, de 10.000 a 12.000 rpm. 

La zona externa del disco giratorio actúa como ánodo, y está recortada en ángulo, presentado una cierta inclinación con respecto a la perpendicular de la trayectoria de los electrones (12º-17º C). Con el movimiento rotatorio del disco, la superficie de choque es constante, pero la parte del disco en donde chocan los electrones cambia continuamente. Así, la producción de radiación es continua, pero el choque de los electrones y la producción de calor ocurre siempre en un punto distinto del disco. De esta forma se permite disipar mayor cantidad de calor sin aumentar el tamaño aparente del foco. 

En general:

• El foco térmico viene determinado por la forma y tamaño del filamento en el cátodo, así como por la focalización del haz de electrones. Además dependerá de la inclinación del ánodo y de la velocidad de su rotación.
• El foco efectivo también dependerá de esos factores (excepto de la velocidad de rotación). Hay que precisar que sólo será cuadrado para un observador situado en el centro del campo, por lo que la nitidez de la película será variable en el campo.