Geração e aplicação dos Raios-X

ementa

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• C.H

Ementa

• Conceito;

• Aplicabilidade;

• Formas de geração dos raios-x;

• Consequências.

Histórico

Os raios X foram descobertosem 8 de novembro de 1895,quando o físico alemãoWilhelm Conrad Roentgenrealizava experimentos com osraios catódicos.

Em 22 de dezembro 1895,realizou a primeira radiografiada história ( radiografia da mãode Bertha Roentgen, suaesposa).

conceito• Os raios X são ondas

eletromagnéticas .

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

Propriedades dos Raios-X

• Atravessar objetos;

• Ser absorvido peloobjeto que atravessa;

• Produzir radiaçõessecundárias em todosos corpos queatravessam;

• Fazer fluorescercertos sais metálicos;

• Enegrecer emulsõesfotográficas;

• Propagar-se em linhareta;

• Ionização;

• Exercer efeitobiológico;

Exercício

EQUIPAMENTO

GERADOR DE RAIOS-X

Noções de eletricidade

Corrente Elétrica

• Corresponde ao movimento ordenado de cargaselétricas 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 nasresidências;

• Existe uma inversão depolaridade;

• O espaço de tempocompreendido entre o iníciode uma polaridade (+) e oinicio da próxima polaridade(+) : ciclo ou período.

• Pode ser periódica, ou não.

INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA

• Carga elétrica total queatravessa uma seçãotransversal de um condutornum intervalo de tempo.

• Unidade de medida: ampere(A);

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

1 mA = 0,001 A

TENSÃO ELÉTRICA

• Diferença de potencial entredois pontos de um condutor(força que impulsiona oselétrons);

• Unidade de medida: Volt (V);

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

1 KV= 1.000 V

POTÊNCIA

• É a energia elétrica produzidaou consumida em um intervalode tempo;

• Unidade de medida: Watt (W);

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

1KW = 1.000W

Retificadores de corrente:

• Convertem acorrentealternada emcorrentecontínua.

Transformadores

• Possuem a funçãode elevar, reduzire 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 tensãocom 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 2pulsos por ciclo;

• Apresenta baixo desempenho na produção deraios-x;

• A tensão elétrica gerada no tubo está longe datensão 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 maispróxima da tensão de pico determinada;

• Ou seja quanto mais pulsos por ciclo maior atensão elétrica aplicada no tubo (maiorrendimento).

Exercício

1) De acordo com a apostila e a explicação, definacom 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 deque forma é medida no tubo de raios-x?

3) O que é tensão elétrica e de que forma é medidano 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 dostransformadores monofásicos de 2 pulsos porciclo 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 oequipamento;

• Controle da entrada de corrente ( alguns sãoautomáticos);

• 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 dofilamento;

• Segurança contra o excesso de calor no tubo deraios-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 irãose chocar no ânodo produzindo os raios-x ecalor;

• Constituído: 2 filamentos helicoidais detungstênio 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 dochoque 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 édiretamente proporcional ao númeroatômico 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 detungstênio;

• Ânodo giratório: é um disco feito de uma ligade tungstênio, fixado sobre um eixo demolibdênio ou cobre e o ponto de impacto doselétrons é chamado de pista focal.

• O rotor localizado dentro do tubo realiza arotação do ânodo,

• O estator localizado dentro da cúpula aciona orotor.

ÂNGULO DO ANODO

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

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

• O foco corresponde a uma projeção do ponto deimpacto dos elétrons denominado foco real e daemergência do feixe do feixe útil de radiaçãodenominado foco efetivo.

ÂNGULO DO ANODO• O tamanho do focoefetivo depende dotamanho do filamentodo cátodo e do ânguloda face do ânodo;

• Ou seja: quantomenor o filamento e oângulo, menor será ofoco efetivo ( aqualidade da imagemserá melhor)

EFEITO ÂNODICO

• A redução doângulo do ânodopossui umalimitação (15 );

• Ângulos muito

pequenos aumentam

o fenômeno : efeito

ânodico

RESFRIAMENTO DO ÂNODO

• O calor é absorvidopelo óleo existenteno interior dacúpula.

• O resfriamento faz-se necessário paraevitar evaporaçãoou danos nasuperfície doânodo.

• A quantidade decalor transferidaao ânodo é medidaem unidade decalor (uc).

uc = KV x mAs

A CÚPULA

• Invólucro metálico, revestidointernamente de chumbo.

• Função: proteger princípiosmecânicos e elétricos do tubo,dissipar o calor e absorver aradiação extrafocal.

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

Tubo de raio-x• É denominado emfunção do KVMaximosuportado, seguidopela potenciamáxima suportadapelo foco fino egrosso;

EX: tubo de raios-x tipo150/30/50.

150= kv máximo suportado;

30= potência (watt) máximasuportado pelo tubo no focofino;

50= potência (watt) máximasuportada pelo tubo no focogrosso.

RADIOLOGIA

INDUSTRIAL

Introdução

• A Radiografia e o Ultrassom são poderososmétodos que podem detectar com altasensibilidade descontinuidades com poucosmilímetros de extensão.

• Usados principalmente nas indústrias de petróleoe petroquímica, nuclear, alimentícia, farmacêutica,geração de energia para inspeção principalmentede soldas e fundidos, e ainda na indústria bélicapara inspeção de explosivos, armamento e mísseis,a radiografia e o ultrassom desempenham papelimportante na comprovação da qualidade da peçaou componente em conformidade com osrequisitos das normas , especificações e códigos defabricação.

• Usados também na qualificação de soldadores eoperadores de soldagem, a radiografia e ultrassomproporcionam registros importantes para adocumentação da qualidade.

• Em juntas soldadas, a radiografia e oultrassom são dois métodosfrequentemente referenciados pelosCódigos de fabricação de peças ouestruturas de responsabilidade paradeterminação da eficiência da base decálculo pela engenharia.

• A radiologia industrial desempenha um papelimportante e de certa forma insuperável nadocumentação da qualidade do produtoinspecionado, pois a imagem projetada do filmeradiográfico representa a "fotografia" interna dapeça, o que nenhum outro ensaio não destrutivoé capaz de mostrar na área industrial.

Princípios e Fundamentos

• A radiografia é um método usado para inspeção nãodestrutiva que baseia-se na absorção diferenciadada radiação penetrante pela peça que está sendoinspecionada.

• Devido às diferenças na densidade e variações naespessura do material, ou mesmo diferenças nascaracterísticas de absorção causadas por variaçõesna composição do material, diferentes regiões deuma peça absorverão quantidades diferentes daradiação penetrante.

• Essa absorção diferenciada da radiação poderáser detectada através de um filme, ou através deum tubo de imagem ou mesmo medida pordetectores eletrônicos de radiação.

• Essa variação na quantidade de radiaçãoabsorvida, detectada através de um meio, irá nosindicar, entre outras coisas, a existência de umafalha 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;