Este documento describe conceptos fundamentales sobre los rayos X, incluyendo la composición de la materia a nivel subatómico, la estructura atómica, la producción de radiación electromagnética y las interacciones de los rayos X con la materia. Explica que los rayos X se producen cuando electrones de alta velocidad interactúan con el núcleo de un átomo, y que su capacidad de penetración depende de factores como el número atómico del material y la longitud de onda de los rayos X.

1. TEMA II:
CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LOS
RAYOS X.
C.D. JESICA ROCÍO CALLE MOROCHO
C.D. ANTONY MEJÍA MANRIQUE
RADIOLOGÍA ODONTOLÓGICA
CONTEMPORÁNEA

2. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE
RADIACIÓN
FÍSICA DE LA RADIACIÓN

3. COMPOSICIÓN DE LA MATERIA
La materia es la sustancia que tiene masa y ocupa un
espacio.
Toda la materia visible en el universo (toda la materia
estable) está hecha de up quarks, down quarks y
electrones.
Estas partículas son fundamentales, ya que no tienen
una estructura interior y no se pueden dividir.
Up quarks y down quarks se combinan para formar
protones y neutrones en el núcleo atómico.

4. COMPOSICIÓN DE LA MATERIA
Históricamente, el átomo ha sido visto como un
sistema solar en miniatura con un núcleo en el centro
y electrones girando alrededor de él.
Este punto de vista clásico del átomo ha sido
reemplazado por el Modelo Estándar, que describe las
partículas subatómicas, y el Modelo de la Mecánica
Cuántica, que describe la distribución de los electrones
en un átomo.
Además de las partículas de materia, el Modelo
Estándar también describe la fuerza portadora
partículas-partículas que median las interacciones
entre las partículas de la materia.

5. MODELOS ATÓMICOS

6. ESTRUCTURA ATÓMICA
En todos los
átomos excepto el
Hidrógeno, el
núcleo consiste en
protones (con carga
positiva) y
neutrones
(neutral).
Protones y
neutrones están
hechos de quarks.
Los protones están
hechos de dos up
quarks y un down
quark lo que le da
una carga de +1.
Los neutrones
están hechos de un
up quark y dos
down quarks y en
consecuencia son
neutrales.
A pesar de la carga
positiva los
protones se
repelen unos a
otros, el núcleo se
mantiene unida por
la fuerte fuerza
nuclear, el rápido
intercambio de
gluones.
La fuerte fuerza
nuclear abruma el
efecto repulsivo
electromagnético
en las distancias
increíblemente
cortas dentro de un
núcleo atómico.

7. ESTRUCTURA ATÓMICA
ÁTOMO
CORTEZA
NÚMERO
ATÓMICONÚCLEO
MASA
ATÓMICA
ELECTRONES
NEUTRONES
PROTONES PROTONES
+
NEUTRONES
PROTONES
DE UN
ÁTOMO
AZ
GANAR
ELECTRONES
PUEDE
PERDER
ELECTRONES

8. ESTRUCTURA ATÓMICA
Los electrones exhiben propiedades
tanto de partículas (que tienen
masa) como propiedades
ondulatorias (que generan patrones
de interferencia).
Los electrones existen dentro de los
tres volúmenes tridimensionales
llamados orbitales.
Orbitales representan la localización
probable del electrón en el espacio
en cualquier instante de tiempo-las
regiones en las que es más
probable que exista el electrón.

9. ELECTRONES
Las letras s, p, d, f, g y h se utilizan para describir las formas orbitales.
Estas letras reemplazan las designaciones K, L, M, S y P utilizados anteriormente.
El tipo orbital s es esférica. Son los primeros en ser llenados en cada elemento.
A continuación son los orbitales de tipo p, bilobulado y centrado en el núcleo.
A continuación los orbitales de tipo D, que consisten en cuatro lóbulos dispuestos alrededor del núcleo.
En un átomo con muchos electrones, la nube de electrones de un orbital se superponen con las nubes
de electrones de otros orbitales.
Ningún átomo tiene más de 7 orbitales.

10. ENERGÍA DE ENLACE DEL ELECTRÓN
La atracción electrostática entre el núcleo cargado positivamente y sus electrones con carga negativa, se equilibra con la fuerza centrifuga
originada por el movimiento giratorio rápido de los electrones, que de ese modo se mantienen en sus orbitas alrededor del núcleo.
Por lo tanto la energía necesaria para extraer un electrón de una capa determinada, debe ser mayor que la fuerza electrostática de
atracción entre este y el núcleo.
Tal fuerza se denomina ENERGÍA DE ENLACE DEL ELECTRÓN, y tiene un valor determinado para cada capa del átomo.
Los electrones de las capas más internas poseen mayor energía de enlace que los de otras capas, ya que son los más próximos al
núcleo.
La energía de enlace va decreciendo en las capas sucesivas, que se encuentran cada vez más lejos del núcleo.

11. IONIZACIÓN

12. IONIZACIÓN
Los protones no participan en este proceso, y su papel es por completo pasivo.
También se produce ionización al añadir un electrón a un átomo eléctricamente
neutro, con lo que se convierte en un ion negativo.
El proceso de convertir átomos en iones se denomina ionización.
Cuando pierde un electrón, se convierte en un ion positivo, y el electrón libre en un
ion negativo.
Cuando el número de electrones de un átomo es igual al número de protones de su
núcleo, el átomo resulta eléctricamente neutro.
Los electrones de las capas más
internas están unidos con tanta
fuerza al núcleo, que sólo los rayos
X, los gamma y las partículas de alta
energía pueden extraerlos.

13. NATURALEZA DE LA
RADIACIÓN

14. RADIACIÓN DE PARTÍCULAS
Consiste en núcleos atómicos o partículas subatómicas que se mueven a una gran velocidad. Los
rayos alfa, beta y catódicos son ejemplos.
Los rayos alfa son núcleos de helio doblemente ionizados con alta velocidad.
Están formados por dos protones y dos neutrones, que al adquirir dos electrones se convierten en
átomos de helio neutros.
Producen ionización intensa de la materia a través de la que pasan, debido a su doble carga y a su
gran masa.
Eso hace que cedan rápidamente su energía, y solo puedan penetrar unas micras en el tejido
corporal.
Las partículas alfa son el resultado de la desintegración de muchos elementos radioactivos.

15. RADIACIÓN DE PARTÍCULAS
Los rayos beta y catódicos
son electrones a alta
velocidad, cuando proceden
de núcleos radioactivos se
conocen como rayos beta,
mientras que si los produce
algún aparato (tubo de rayos
x) se denominan catódicos.
Las partículas beta emitidas
por un núcleo radioactivo
viajan a velocidades próximas
a la luz. Las que constituyen
la corriente en un tubo de
rayos X se mueven
aproximadamente a la mitad
de la velocidad de la luz.
Las partículas beta penetran
en la materia a mas
profundidad que las
partículas alfa, hasta un
máximo de 1,5 cm. En los
tejidos corporales.
Este mayor poder de
penetración se debe a que las
partículas beta son más
pequeñas y más ligeras y sólo
poseen una carga negativa.
Por lo tanto tienen menor
probabilidad de interactuar
con la materia, la ionizan con
menos facilidad que las
partículas alfa.

16. RADIACIÓN
ELECTROMAGNÉTICA
Es el movimiento
de la energía a
través del espacio,
como una
combinación de
campos eléctricos
y magnéticos.
Se genera al
alterar la
velocidad de una
partícula cargada
eléctricamente.
Los rayos gama,
los rayos X, los
rayos ultravioleta,
la luz visible, la
emisión infrarroja,
la televisión e, el
radar, las
microondas y las
ondas de radio
constituyen
ejemplos de
radiación
electromagnética.
Los rayos gamma
son fotones con el
mismo rango de
energía que los
rayos X, pero
originados en el
núcleo de átomos
radioactivos.
Los rayos X, sin
embargo, se
originan por la
interacción de
electrones y
átomos.
Los tipos de
radiación dentro
de este espectro
pueden ser
ionizantes o no
ionizantes,
dependiendo de
su energía.

17. RADIACIÓN
ELECTROMAGNÉTICA

18. CARACTERÍSTICAS DE LA RADIACIÓN
ELECTROMAGNÉTICA
TEORÍA
ONDULATORIA
La radiación se propaga en
forma de ondas, de modo similar
a las ondas producidas en el
agua por una perturbación.
Estas ondas están formadas por
energía eléctrica y magnética.
Todas las ondas
electromagnéticas viajan a la
velocidad de la luz.
TEORÍA
CUÁNTICA
La transferencia de energía
ocurre como un flujo de cuantos
o fotones (paquetes finitos de
energía).
Cada fotón tiene una cantidad
especifica de energía.

19. CARACTERÍSTICAS DE LA RADIACIÓN
ELECTROMAGNÉTICA
LONGITUD DE ONDA:
Distancia entre las cresta (máximo) de una onda y la cresta de
la otra.
FRECUENCIA:
Es el número de longitudes de onda que pasan en un punto determinado en cierta cantidad de
tiempo.
Mientras más corta sea la longitud de onda, más alta es la frecuencia y viceversa.
Las ondas de cualquier tipo se caracterizan por dos parámetros:

20. PRODUCCIÓN DE
RAYOS X

21. RADIACIÓN POR FRENADO
Tal deceleración causa
perdida de parte de su
energía cinética, que es
cedida en forma de
fotones de radiación
electromagnética.
La radiación por
frenado se produce por
el impacto directo de
un electrón contra un
núcleo del anticátodo,
o cuando un electrón
pasa cerca del núcleo,
de forma que se desvía
y pierde velocidad.
Cuando los electrones
interactúan con el
campo electrostático de
los núcleos del
anticátodo o colisionan
con ellos, se altera su
dirección y da lugar a la
radiación por frenado.
Primero se produce
aceleración de los
electrones hasta
grandes velocidades,
debido a la tensión alta
existente entre el
filamento y el
anticátodo del tubo.
Las interacciones por
frenado, fuente
primaria de los fotones
en un tubo de rayos X,
se producen por parada
o frenado repentino de
los electrones de alta
velocidad en el
anticátodo.

22. RADIACIÓN CARACTERÍSTICA
La energía de tales
fotones es característica
de los átomos del
anticátodo.
Pueden participar
electrones de varias
órbitas, formando otros
fotones.
Se emite un fotón con
una energía igual a la
diferencia entre las
energías de enlace de las
dos órbitas.
Ese espacio es ocupado
por un electrón de una
orbita exterior.
Se produce como
resultado de la transición
electrónica, cuando un
electrón choca contra
otro situado en una
órbita interna, con lo que
se desprende un
fotoelectrón y queda un
espacio vacío.

23. PRODUCCIÓN DE RAYOS X

24. INTERACCIONES DE LOS
RAYOS X CON LA
MATERIA

25. INTERACCIONES DE LOS RAYOS X CON LA
MATERIA
La intensidad del haz de rayos X disminuye conforme interacciona con la materia que encuentra a
su paso.
Esta ATENUACIÓN se debe a la interacción de los fotones del haz con los átomos de la materia.
Como resultado de su interacción con la materia, los fotones se atenúan por absorción y
dispersión.
En caso de ABSORCIÓN, los fotones ceden su energía, que pasa a los electrones del material en
forma de energía cinética.
En la DISPERSIÓN, los fotones son desviados hacia afuera del material, como resultado de su
interacción con los electrones de los átomos.

26. INTERACCIONES DE LOS RAYOS X CON LA
MATERIALaatenuacióntienelugarportres
mecanismos:
Dispersión coherente.
Absorción fotoeléctrica.
Efecto de Compton. Adicionalmente, cerca del 9% de los fotones
primarios pasan a través de los tejidos del
paciente SIN INTERACCIÓN y golpea en el sensor
para formar una imagen.

27. DISPERSIÓN COHERENTE
Se debe a la interacción de un fotón
incidente de baja energía con un con
todo un átomo, causando que ser
momentáneamente excitado.
Después de esta interacción, el
átomo vuelve rápidamente al estado
fundamental y emite un fotón
disperso de la misma energía, pero
en un ángulo diferente de la ruta del
fotón incidente.

28. ABSORCIÓN FOTOELÉCTRICA
Todas las órbitas se llenan sucesivamente, completando el
intercambio de energía.
Otro electrón de un nivel energético superior ocupa el hueco
y emite la radiación característica.
La falta de un electrón en la órbita interior conduce a
ionización del átomo.
Se produce cuando un fotón choca contra un electrón interno,
al que cede toda su energía, y el electrón sale despedido del
átomo para convertirse en un fotoelectrón.

29. DISPERSIÓN DE COMPTON
Se produce cuando un fotón
choca contra un electrón
exterior, dando lugar a un
fotón disperso con menor
energía que el incidente, y un
electrón de retroceso que es
expulsado al átomo del
anticátodo.
El nuevo fotón disperso viaja
en diferentes direcciones
desde el fotón incidente.

30. INTERACCIONES DE LOS
RAYOS X CON LA MATERIA

31. CARACTERÍSTICAS DE
DE LOS RAYOS X

32. CARACTERÍSTICAS DE LOS RAYOS X
APARIENCIA:
SON INVISIBLES
MASA:
NO TIENEN MASA NI
PESO
CARGA
ELÉCTRICA:
NO TIENEN CARGA
VELOCIDAD:
VIAJAN A LA
VELOCIDAD DE LA LUZ
RUTA DE
VIAJE:
VIAJAN EN LÍNEAS
RECTAS Y SE PUEDEN
DESVIAR O DISPERSAR
CAPACIDAD
DE ENFOQUE:
NO SE PUEDEN
ENFOCAR EN UN
PUNTO Y SIEMPRE
DIVERGEN DESDE UN
PUNTO

33. PODER DE PENETRACIÓN
NÚMERO
ATÓMICO
ESPESOR
ATRAVESADO
LONGITUD DE
ONDA
DEPENDE DE:

34. EFECTO LUMINISCENTE
CAPACIDAD DE QUE AL INCIDIR SOBRE CIERTAS SUSTANCIAS, ÉSTAS EMITAN LUZ.
PANTALLAS INTENSIFICADORAS

35. EFECTO FOTOGRÁFICO
CAPACIDAD DE PRODUCIR EL
ENNEGRECIMIENTO DE LAS
EMULSIONES FOTOGRÁFICAS,
UNA VEZ REVELADAS Y
FIJADAS ESTAS.
ÉSTA ES LA BASE DE LA
IMAGEN RADIOGRÁFICA.

36. EFECTO IONIZANTE

37. EFECTO BIOLÓGICO
PROBABILIDAD
ESPECIFICIDAD
PERIODO DE LATENCIA
REVERSIBILIDAD
TRANSMITIBILIDAD
UMBRAL
SELECTIVIDAD
DEPENDE DE:

38. BIBLIOGRAFÍA
 Haring JI, Jasen L. Radiología dental: Principios y técnicas. 2da ed. México, D.F.: McGras-Hill; 2002.
 Whaites E. Fundamentos de Radiología dental. Barcelona: Masson, 2008.
 White S, Pharoah M. Oral Radiology Principles and Interpretation. Canada Ed: Mosby; 2014.
 Finistres, F. 2012. Protección en Radiología Odontológica.
 Urzúa, R. 2005. Técnicas Dentales y Máxilofaciales.
 http://divnuclear.fisica.edu.uy/libro/Para_entender_las_radiaciones.pdf
 http://www.britannica.com/science/atom

39. GRACIAS