RADIOGRAFIA INDUSTRIAL PRINCIPIOS FISICOS DE LA RADIOGRAFIA INDUSTRIAL

Radiografía. Principios Físicos, Características. Definición: Método de E.N.D capaz de generar imágenes fotográficas del interior de determinados objetos, basándose en el empleo de las Radiaciones Ionizantes ( Rayos X y Rayos Gamma ) Es capaz de detectar: a.- Cambios de espesor b.- Discontinuidades subsuperficiales, e internas. c.- Cambios estructurales. d.- Defectos de montaje. e.- Cambios en especificaciones de diseño

Espectro Electromagnético LONGITUD DE ONDA DE LA RADIACIÓN EN ANGSTROMS (MANÓMETROS) 107 106 105 104 103 102 10 1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 (106 ) (105 ) (104 ) (103 ) (102 ) (10 ) (1) (10-1) (10-2 ) (10-3 ) (10-4 ) (10-5 ) (10-6 ) V I S B L E L U Z ULTRA RAYOS X VIOLETA INFRARROJO RAYOS CÓSMICOS RADIO RAYOS GAMMA 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 102 103

Características mas importantes. a.- Usa radiaciones de alta energía producidas por fuentes artificiales ó naturales. b.-Usa detectores electrónicos (Fluoroscopia) ó películas fotográficas especiales (Radiográficas ) c.- Imágenes producidas por la diferente absorción de Radiación que tienen los materiales.

Características mas importantes. d.- Es una proyección del interior del objeto e.- Es afectada por factores geométricos. f.- Puede ser peligrosa para el operario g.- Personal altamente entrenado en la aplicación de la técnica, y en la interpretación de la información.

PRINCIPIOS DE LA RADIOGRAFIA Película radiográfica = menos exposición = más exposición Vista superior de la película revelada

Radiaciones Ionizantes. Propiedades y producción. Rayos X. Radiaciones electromagnéticas de alta energía. Sus propiedades mas importantes son: a.- Invisibles, se mueven en línea recta a la velocidad de la luz. c.- Desviados solamente por materiales (Red Cristalina) d.- Capacidad de atravesar materiales, condicionada por su energía y tipo de material. e.- Liberan (ionizan) electrones de la materia. f.- Destruyen tejidos vivos. Energía regulable

Daño a tejidos por ionizacion

Producción de Rayos X. High Electrical Potential Electrons - + X-ray Generator or Radioactive Source Creates Radiation Exposure Recording Device Radiation Penetrate the Sample Producidos cuándo electrones que se mueven a gran velocidad, son frenados bruscamente por la materia. a.- La fuente de electrones, generalmente es un material que los emite ( Cátodo ) cuándo lo atraviesa una corriente eléctrica ( unos pocos Amp.) b.- Los electrones adquieren velocidad mediante una diferencia de potencial regulable ( Kilovoltios, Kv )

Esquema de un Tubo de Rx (Tubo de Coolidge)

Ampolla del tubo

Equipo de Rx (Tubo de Coolidge)

Equipo de Rx (Tubo de Coolidge)

Toma de placa mediante Rx

d.- En especial se cumple: E = h  , donde h = ctte de Planck = 6,62 x 10-28 erg /seg , E = eV = 1,6 x 10-19 c x 1 v e.- Longitud de onda, Distancia entre dos puntos del campo de radiación que se encuentran en el mismo estado. Se cumple: c =  f.- Combinando las ecs. Anteriores se puede ver que: g.- Hay una longitud de onda máxima, que por diseño es igual a 1,5 veces la mínima h.- El blanco, es un metal de alto punto de fusión ( Wolframio funde a 3.400 °C )

Espectro de Rayos X. Es la distribución de energías con la cuál son emitidos los Rx. Se emite un espectro continuo, debido a la dispersión de energía en los electrones. Se emite un espectro discreto, debido al material del blanco. Espectro de Emisión de Rx

Espectro de Rayos X. Espectro de Emisión de Rx de Mo

Características del espectro de emisión de Rx a.- Los tubos se diseñan para que el espectro sea prácticamente continuo. b.- Es afectado por la corriente anódica ( Flujo de electrones ) y la aceleración de los electrones ( El Kilovoltaje ) c.- A mayor tensión, mayor energía de la radiación ( Menor longitud de onda de inicio

Efecto del voltaje sobre el espectro

c.- Los cambios en intensidad de corriente no tienen ningún efecto especial sobre el espectro.

Ley de Decaimiento Inverso. La intensidad de la radiación disminuye con el cuadrado de la distancia ( Inverso ) a.- Es debido al ensanchamiento del haz que se produce porque interactúa con el aire. Ley de Decaimiento Inverso

Rayos Gamma . Son radiaciones electromagnéticas, similares a los Rx pero de mayor energía. Sus propiedades son: a.- Son producidos por desintegración de los núcleos de elementos radiactivos. b.- Su energía no es regulable. Depende de la fuente (Natural o Artificial) c.- Su intensidad tampoco es regulable. d.- Son parcialmente absorbidos por los materiales. e.- En lo demás, se comportan como los Rx. f.- Se emiten tres tipos de radiación: Alfa, Beta y Gamma

Espectro de Emisión de Rayos Gamma

Producción de Rayos Gamma. Su producción solo puede lograrse mediante el empleo de materiales radiactivos que se desintegran ( espontáneamente, emiten electrones, protones, neutrones y energía ) = electrones = Protones. y Neutrones.

Producción de rayos Gamma Isótopo inestable desintegrándose

Veloc. Fotón ( Rayo Gamma ) Se observa: a.- El elemento inicial, al perder protones o neutrones pasa a ser otro b.- El Fotón, es radiación de muy alta energía que depende del elemento inicial.

Isótopos y Radioisótopos. a.- Los Isótopos, son átomos estables del mismo material, pero con diferente número de Neutrones en su núcleo. b.- Los Radioisótopos son lo mismo, pero son inestables. c.- Para caracterizarlos se definen las siguientes cantidades: Número de Masa ( A ) Es el número total de Neutrones y Protones presentes en el núcleo, es un entero y es aproximadamente igual a la masa atómica del elemento considerado

Número Atómico ( Z ) Es el número de protones, presentes en el núcleo Número Atómico ( Z ) Es el número de protones, presentes en el núcleo. a.- Se obtienen por Fisión del Uranio en reactores Nucleares ( Tienen un Neutrón de mas ) 3.3.- Espectro de Radiación. Es característico del isótopo que lo produce a.- Su estructura puede ser simple ( una sola línea para Cs137 ) ó varias ( hasta 16 líneas para Ir192) b.- Representa las posibles formas en las cuales un radioisótopo puede transformarse

Decaimiento Radiactivo. Es la redistribución de los nucleones del átomo, para lograr una configuración mas estable (Z / N igual a uno ) a.- Puede generarse por pérdida o ganancia de Neutrones o Protones Algunos Decaimientos 60Co  1,17 Mev.  1,34 Mev 60 Ni  0,31 Mev Gana un protón Importante: Un Isótopo es estable cuando la relación Z / N es aproximadamente igual a uno ( N = N° neutrones )

Tiempo de Vida Media y Leyes de Decaimiento Los procesos anteriores son estadísticos. a.- Dependen del tipo de núcleo y de su cantidad b.- No depende de la edad del núcleo ni de su historia previa. c.- La variación del número de átomos por unidad de tiempo es:

d. - La ctte de Decaimiento es típica del Isótopo. La sol. De la ec d.- La ctte de Decaimiento es típica del Isótopo.La sol. De la ec. Anterior es: e.-  tiene unidades de inverso de tiempo f.- Se define el Tiempo de Vida Media como aquel en que N = N0 / 2 g.- Se puede demostrar que:

g.- Con lo anterior, la solución queda: Ejemplo: Para el Radio se tiene que su ctte de Desintegración vale 1,38 x 10 -11 segs. Calcule: a.- Su tiempo de vida media:

Actividad de una fuente. Es la cantidad de átomos que se desintegran por unidad de tiempo. a.- Es proporcional al número de átomos presentes. b.- Su unidad es el Curie (Ci) Es la cantidad de material que produce un total de 3,7 x 1010 desintegraciones por seg (igual al Radio puro ) c.- Se puede escribir como:

Gráficos de Actividad

Gráficos de Actividad

Gráficos de Actividad (Otra forma)

Tipos de Radiación y sus características. Básicamente hay tres tipos: Decaimiento ( Rayos ) Alfa a.- Emisión espontánea de una partícula Alfa, por un núcleo pesado b.- La partícula alfa, es un núcleo de Helio ( 2 electrones y 4 nucleones) c.- Es radiación de baja energía. d.- Puede ser detenida por una hoja de papel

Decaimiento ( Rayos ) Beta a.- Emisión de un electrón de parte de un núcleo pesado b.- Es radiación de baja energía c.- Se detienen con un Foil de Aluminio de 2 a 3 mm de espesor

Decaimiento ( Rayos ) Gamma a.- Emisión de radiación electromagnética ( Fotones ) de muy alta energía, por núcleos que pasan de estados de alta energía a otros de baja energía b.- Solo pueden ser detenidos por materiales como el Plomo, Concreto de gran espesor, Aleaciones especiales, etc.

c.- Esta producción de rayos Gamma, no depende de agentes externos. d.- La cantidad de radiación emitida por los materiales, disminuye con el tiempo. e.- Las sustancias que los producen, pueden ser creadas de manera artificial.

Tipos de Decaimiento Radioactivo