Concetti Chiave
- I raggi X sono onde elettromagnetiche artificiali, prodotte tramite una sorgente di elettroni e un bersaglio che li frena.
- La dose assorbita si misura in gray (Gy) e rappresenta l'energia assorbita per unità di massa di un organismo.
- La dose di radiazione assorbita ha effetti biologici diversi a seconda del tipo di radiazione e dell'energia trasferita.
- I tubi di Crookes e di Coolidge sono essenziali nella produzione di raggi X, sfruttando principi come l'effetto termoelettrico e termoionico.
- Le particelle alfa, beta e gamma hanno caratteristiche di penetrazione diverse, influenzando l'efficacia delle radiazioni in applicazioni diagnostiche.
I raggi X sono onde elettromagnetiche che viaggiano nel vuoto. Non esistono in natura.
Per produrre i raggi X sono necessari:
● una sorgente di elettroni;
● una forza che li acceleri;
● un bersaglio che li freni.
Indice
Misurazione della dose assorbita
La dose assorbita descrive quantitativamente la quantità di radiazione assorbita. È il rapporto tra l’energia assorbita in Joule e la massa in kg. L’unità di misura è il gray (Gy).
L’intensità di dose assorbita indica la dose assorbita per unità di tempo ed è espressa in gray/sec o anno.
La dose assorbita descrive quantitativamente la quantità di radiazione assorbita. È il rapporto tra l’energia assorbita in Joule e la massa in kg. L’unità di misura è il gray (Gy).
L’intensità di dose assorbita indica la dose assorbita per unità di tempo ed è espressa in gray/sec o anno
Effetti delle radiazioni sugli organismi
L’effetto di una radiazione su un organismo dipende da quanta energia è trasportata dalle singole particelle che la compongono, quanta energia è trasferita complessivamente all’organismo e quanta nell’unità di tempo, e dal tipo di radiazione, corpuscolare a-b o elettromagnetica x-y.
A parità di dose assorbita, l’esposizione a radiazioni diverse provoca danni biologici diversi. I raggi x hanno 1 quindi il grey (dose assorbita) in questo caso corrisponde al sievert (dose equivalente).
Funzionamento del tubo di Crookes
Nel tubo di Crookes un insieme di elettroni, emessi da una spirale di tungsteno (catodo) portata ad incandescenza
(effetto termoelettrico), vengono focalizzati attraverso un riflettore e vengono accelerati in linea retta da una differenza di potenziale.
Gli elettroni si muovono nel tubo, all’interno del quale c’è il vuoto e, successivamente, incontrano l’anodo, anch’esso composto da tungsteno, dove vengono frenati. Interagendo con l’anodo, cedono la loro energia e in questo modo si formano i raggi X.
Funzionamento del tubo di Coolidge
Il tubo di Coolidge presenta una batteria a corrente continua, il circuito viene chiuso e al suo interno presenta una spirale di metallo che rappresenta una resistenza. Quando gli elettroni passano nel circuito dal + al – la scaldano e per effetto termoionico fanno una nube di elettroni. Se aggiungo un circuito fuori a corrente continua gli elettroni vengono attratti dall’anodo e quando vi arrivano trovano il metallo con cui interagiscono e lo fanno in 2 modi:
● Brebstrahlung o frenamento: l’elettrone negativo viene attratto dalla differenza di potenziale. Prima di sbattere si avvicina ad altri elettroni negativi, quindi, viene respinto e deviato. Mentre viene deviato, perde parte della sua energia emettendo il fotone X (usato per fare le immagini).
● Radiazione tipica: Se invece l’elettrone è abbastanza accelerato, interagisce con un altro elettrone, lo sbatte fuori, entra nell’atomo, va a riempire il vuoto del guscio, e viene emessa una radiazione X caratteristica, che ha sempre la stessa lunghezza d’onda che dipende dal materiale usato per fare l’anodo.
In questa interazione il 98% dell’energia cinetica si trasforma in calore e il 2% in raggi X.
Utilizzo dei raggi X in diagnostica
Quando si usano i raggi X in diagnostica, ci sono due valori da considerare:
● Quantità: dipende da quanti elettroni ci sono nella spirale e quindi dall’intensità di corrente che viene utilizzata.
● Qualità: quanta energia hanno gli elettroni.
In mammografia servono delle interazioni precise quindi si usano dei tubi che hanno una radiazione caratteristica
intorno a 70-80 kV in modo da interagire correttamente con i tessuti molli della mammella.
Caratteristiche delle particelle alfa, beta e gamma
Particelle alfa (nuclei He, radiazione corpuscolare): forte effetto biologico ma vengono bloccate facilmente (anche solo una mano).
Particelle beta (radiazione corpuscolare): positroni e elettroni. Sono più penetranti ma vengono fermate da un foglio di alluminio.
Particelle gamma (privi di massa) sono i più penetranti, ci vogliono anche 5 cm di piombo per fermarli.
Domande da interrogazione
- Cosa sono i raggi X e come vengono prodotti?
- Come si misura la dose assorbita di radiazione?
- Quali fattori influenzano gli effetti delle radiazioni sugli organismi?
- Come funziona il tubo di Crookes nella produzione di raggi X?
- Qual è l'importanza della qualità e quantità di elettroni nell'uso dei raggi X in diagnostica?
I raggi X sono onde elettromagnetiche che non esistono in natura e vengono prodotti attraverso una sorgente di elettroni, una forza che li accelera e un bersaglio che li frena.
La dose assorbita si misura come il rapporto tra l'energia assorbita in Joule e la massa in kg, espressa in gray (Gy). L'intensità di dose assorbita è indicata in gray/sec o anno.
Gli effetti delle radiazioni dipendono dall'energia trasportata dalle particelle, dalla quantità di energia trasferita all'organismo e dal tipo di radiazione, con danni biologici diversi a parità di dose assorbita.
Nel tubo di Crookes, gli elettroni emessi da una spirale di tungsteno vengono accelerati e frenati dall'anodo di tungsteno, cedendo energia e generando raggi X.
In diagnostica, la quantità di raggi X dipende dal numero di elettroni nella spirale e dall'intensità di corrente, mentre la qualità si riferisce all'energia degli elettroni, fondamentale per interazioni precise come nella mammografia.
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