Geração e aplicação dos Raios-X

ementa

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Ementa

•Conceito;•Aplicabilidade;•Formas de geração dos raios-x;•Consequências.

HistóricoOs raios X foram descobertos em 8 de novembro de 1895, quando o físico alemão Wilhelm Conrad Roentgen realizava experimentos com os raios catódicos.Em 22 de dezembro 1895, realizou a primeira radiografia da história ( radiografia da mão de Bertha Roentgen, sua esposa).

conceito•Os raios X são ondas eletromagnéticas .

•Tipos de ondas: Ondas de rádio, Micro-ondas, luz visível, Raios gama, etc.

Propriedades dos Raios-X

• Atravessar objetos;• Ser absorvido pelo

objeto que atravessa;

• Produzir radiações secundárias em todos os corpos que atravessam;

• Fazer fluorescer certos sais metálicos;

•Enegrecer emulsões fotográficas;

•Propagar-se em linha reta;

•Ionização;•Exercer efeito

biológico;

Exercício

EQUIPAMENTO GERADOR DE RAIOS-X

Noções de eletricidade

Corrente Elétrica

•Corresponde ao movimento ordenado de cargas elétricas em um condutor.

•Continua CC:•Alternada CA:

Corrente Contínua

•Único sentido;•Ex: gerada por baterias e pilhas;

•Existira um terminal positivo (+) e outro (-).

Corrente Alternada• Circula ora num sentido,

ora no sentido oposto;• Ex: Corrente existente nas

residências;• Existe uma inversão de

polaridade;• O espaço de tempo

compreendido entre o início de uma polaridade (+) e o inicio da próxima polaridade (+) : ciclo ou período.

• Pode ser periódica, ou não.

INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA

• Carga elétrica total que atravessa uma seção transversal de um condutor num intervalo de tempo.

• Unidade de medida: ampere (A);

• No tubo de raios-X é medida em miliamperes: (mA)

1 mA = 0,001 A

TENSÃO ELÉTRICA• Diferença de potencial

entre dois pontos de um condutor( força que impulsiona os elétrons);

• Unidade de medida: Volt (V);

• No tubo de raios-X é medida em quilovolts (KV):

1 KV= 1.000 V

POTÊNCIA• É a energia elétrica

produzida ou consumida em um intervalo de tempo;

• Unidade de medida: Watt (W);

• No tubo de raios-X é medida em quilowatts (KW).

1KW = 1.000W

Retificadores de corrente:

•Convertem a corrente alternada em corrente contínua.

Transformadores

• Possuem a função de elevar, reduzir e regular tensões.

• Composição:• Bobina de

entrada;• Núcleo de ferro;• Bobina de saída.

PARTE GERADORA DO EQUIPAMENTO DE RAIOS-X• Responsável pela geração do feixe de

radiação;• Composta por: transformador de alta

tensão com retificadores;• Mesa de comando;• Sistema emissor de raios-x ( ampola);• Cabos elétricos ( mesa de comando→

gerador);• Cabos de alta tensão (gerador → tubo de raios-x).

TRANSFORMAÇÃO DA CORRENTE ELÉTRICA → PRODUÇÃO DE RAIOS-X•Corrente alternada da rede de

distribuição (220V) →transformador →corrente alternada de alta tensão (KV)→retificadores→corrente contínua de alta tensão.

TRANSFORMADORES- MONOFÁSICO

•Alimentado por uma corrente monofásica de 2 pulsos por ciclo;

•Apresenta baixo desempenho na produção de raios-x;

•A tensão elétrica gerada no tubo está longe da tensão de pico determinada (KV);

TRANSFORMADOR –TRIFÁSICO DE 6 E 12 PULSOS• Alimentado por uma corrente elétrica

trifásica de 6 e 12 pulsos por ciclo;• Possui melhor rendimento na produção de

raios-x;• A tensão elétrica gerada no tubo está

mais próxima da tensão de pico determinada;• Ou seja quanto mais pulsos por ciclo

maior a tensão elétrica aplicada no tubo (maior rendimento).

Exercício

1) De acordo com a apostila e a explicação, defina com suas palavras o que é corrente elétrica, corrente elétrica contínua e alternada. Exemplifique CC e CA:

2) O que é intensidade da corrente elétrica e de que forma é medida no tubo de raios-x?

3) O que é tensão elétrica e de que forma é medida no tubo de raios-x?

4) Defina potência elétrica:5) Qual a função dos retificadores de

corrente e dos transformadores?6) Como é composto o transformador

utilizado no setor de raios-x?7) Por quais equipamentos é composto a

parte geradora de raios-x?

8) Explique o esquema funcional de geração de raios-x:

9) Cite as principais diferenças dos transformadores monofásicos de 2 pulsos por ciclo e trifásicos de 6 e 12 pulsos por ciclo:

MESA DE COMANDO•Local onde se comanda a produção dos raios-x;

•Composta por: botão ligar/desligar o equipamento;

•Controle da entrada de corrente ( alguns são automáticos);

•Controle do KV;•Controle do mAs;•Seleção foco fino foco grosso.

MESA DE COMANDO

•Comando para radioscopia/radiografia (alguns);

•Exposímetro automático (alguns);•Botão de preparo;•Botão de disparo;

CABOS ELÉTRICOS

•Ligam a mesa de comando ao transformador → transformador ao tubo;

•Os cabos que ligam o transformador ao tubo são devidamente isolados;

MECANISMOS DE SEGURANÇA DO EQUIPAMENTO GERADOR DE RAIOS-X

•Segurança de rotação do ânodo;•Segurança contra o excesso de carga;•Segurança contra o excesso de

aquecimento do filamento;•Segurança contra o excesso de calor no

tubo de raios-x e na cúpula.

SISTEMA EMISSOR DE RAIOS-X

•Também chamado de cabeçote;•Constituído: •Ampola;•Cúpula;•Ampola: é constituída por um envoltório

(geralmente de vidro pirex, resistente ao calor, lacrado e com vácuo.

no seu interior estão o cátodo (+) e o ânodo(-).

O CÁTODO

•Responsável pela liberação dos elétrons, que irão se chocar no ânodo produzindo os raios-x e calor;

•Constituído: 2 filamentos helicoidais de tungstênio que suportam temperaturas elevadas ( 2.000°C);

•Localizado: copo raso - coletor eletrônico;•Coletor eletrônico: função – impedir a

dispersão dos elétrons.

ÂNODO

•Placa metálica de tungstênio ou molibdênio (mamógrafos) ;

•Possui uma angulação com o eixo do tubo (?);

•Suporta altas temperaturas resultantes do choque dos elétrons.

Angulação do ânodo fixo e giratório

Características físicas de um ânodo•Alto posto de fusão;•Alta taxa de dissipação do calor;•Alto numero atômico;

A eficiência na produção dos raios-x é diretamente proporcional ao número atômico dos átomos dos alvos;

•O material do alvo é o tungstênio(W) Z=74, ponto de fusão = 3.410°C.

Tipos de ânodo•Fixo: possui o corpo de cobre e o ponto focal de tungstênio;

•Ânodo giratório: é um disco feito de uma liga de tungstênio, fixado sobre um eixo de molibdênio ou cobre e o ponto de impacto dos elétrons é chamado de pista focal.

•O rotor localizado dentro do tubo realiza a rotação do ânodo,

•O estator localizado dentro da cúpula aciona o rotor.

ÂNGULO DO ANODO

•Todo ânodo possui essa angulação : ângulo do anodo ou ângulo de face;

•Possui relação direta com a eficácia do feixe de radiação e nitidez da imagem;

•O foco corresponde a uma projeção do ponto de impacto dos elétrons denominado foco real e da emergência do feixe do feixe útil de radiação denominado foco efetivo.

ÂNGULO DO ANODO• O tamanho do foco efetivo depende do tamanho do filamento do cátodo e do ângulo da face do ânodo;

• Ou seja: quanto menor o filamento e o ângulo, menor será o foco efetivo ( a qualidade da imagem será melhor)

EFEITO ÂNODICO

•A redução do ângulo do ânodo possui uma limitação (15°);

•Ângulos muito pequenos aumentam o fenômeno : efeito ânodico

RESFRIAMENTO DO ÂNODO

•O calor é absorvido pelo óleo existente no interior da cúpula.

•O resfriamento faz-se necessário para evitar evaporação ou danos na superfície do ânodo.

•A quantidade de calor transferida ao ânodo é medida em unidade de calor (uc).

uc = KV x mAs

A CÚPULA • Invólucro metálico,

revestido internamente de chumbo.

• Função: proteger princípios mecânicos e elétricos do tubo, dissipar o calor e absorver a radiação extrafocal.

• Possui um orifício (janela)de vidro por onde passa os raios-x.

Tubo de raio-x•É denominado em função do KV Maximo suportado, seguido pela potencia máxima suportada pelo foco fino e grosso;

EX: tubo de raios-x tipo 150/30/50.

150= kv máximo suportado;30= potência (watt) máxima

suportado pelo tubo no foco fino;

50= potência (watt) máxima suportada pelo tubo no foco grosso.

RADIOLOGIA INDUSTRIAL

Introdução

•A Radiografia e o Ultrassom são poderosos métodos que podem detectar com alta sensibilidade descontinuidades com poucos milímetros de extensão.

• Usados principalmente nas indústrias de petróleo e petroquímica, nuclear, alimentícia, farmacêutica, geração de energia para inspeção principalmente de soldas e fundidos, e ainda na indústria bélica para inspeção de explosivos, armamento e mísseis, a radiografia e o ultrassom desempenham papel importante na comprovação da qualidade da peça ou componente em conformidade com os requisitos das normas , especificações e códigos de fabricação.

• Usados também na qualificação de soldadores e operadores de soldagem, a radiografia e ultrassom proporcionam registros importantes para a documentação da qualidade.

•Em juntas soldadas, a radiografia e o ultrassom são dois métodos frequentemente referenciados pelos Códigos de fabricação de peças ou estruturas de responsabilidade para determinação da eficiência da base de cálculo pela engenharia.

•A radiologia industrial desempenha um papel importante e de certa forma insuperável na documentação da qualidade do produto inspecionado, pois a imagem projetada do filme radiográfico representa a "fotografia" interna da peça, o que nenhum outro ensaio não destrutivo é capaz de mostrar na área industrial.

Princípios e Fundamentos

•A radiografia é um método usado para inspeção não destrutiva que baseia-se na absorção diferenciada da radiação penetrante pela peça que está sendo inspecionada.

•Devido às diferenças na densidade e variações na espessura do material, ou mesmo diferenças nas características de absorção causadas por variações na composição do material, diferentes regiões de uma peça absorverão quantidades diferentes da radiação penetrante.

•Essa absorção diferenciada da radiação poderá ser detectada através de um filme, ou através de um tubo de imagem ou mesmo medida por detectores eletrônicos de radiação.

•Essa variação na quantidade de radiação absorvida, detectada através de um meio, irá nos indicar, entre outras coisas, a existência de uma falha interna ou defeito no material

Os Raios X, destinados ao uso industrial, são gerados numa ampola de vidro denominada tubo de Coolidge, que possui duas partes distintas: o ânodo e o cátodo.

Desvantagens dos aparelhos radiológicos industriais.•As peças tem que ser levadas ate eles

uma vez que é impraticável deslocar os aparelhos de grande porte;

•Depende de forte de energia;