El'''Texto tuboen de rayos X está conformado por dos electrodos (cátodo y ánodo), una fuentenegrita'''nte de electrones (cátodo caliente) y un blanco. Los electrones se aceleran mediante una diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodoánl´k9ik alda es el mejor ''Texto en cursiva''odo. La radiación es producida justo en la zona de impacto de los electrones y se emite en todas direcciones. ▼{{otros usos|Rayos X (ajedrez)|el elemento táctico usado en el ajedrez}}
{{redirige|Rx|Rx (símbolo)|el símbolo usado en las recetas médicas}}
[[Archivo:X-ray by Wilhelm Röntgen of Albert von Kölliker's hand - 18960123-02.jpg|250px|thumb|Radiografía tomada por [[Wilhelm Röntgen]] en 1896]]
[[Archivo:Lung X-Ray.jpg|alt=Rayos X del pulmón humano|miniaturadeimagen|Rayos X del pulmón humano]]
La denominación '''rayos X''' designa a una [[radiación electromagnética]], invisible para el ojo humano, capaz de atravesar cuerpos opacos y de imprimir las [[película fotográfica|películas fotográficas]]. Los actuales sistemas digitales permiten la obtención y visualización de la imagen radiográfica directamente en una computadora (ordenador) sin necesidad de imprimirla. La [[longitud de onda]] está entre 10 a 0,01 [[nanómetro]]s, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 30000 [[Peta (prefijo)|P]][[Hz]] (de 50 a 50000 veces la frecuencia de la luz visible).
== Definición ==
Los rayos X son una [[radiación electromagnética]] de la misma naturaleza que las [[radiofrecuencia|ondas de radio]], las ondas de [[radiación microondas|microondas]], los [[rayos infrarrojos]], la [[luz visible]], los [[rayos ultravioleta]] y los [[rayos gamma]]. La diferencia fundamental con los rayos gamma es su origen: los rayos gamma son radiaciones de origen nuclear que se producen por la desexcitación de un [[nucleón]] de un nivel excitado a otro de menor energía y en la desintegración de isótopos radiactivos, mientras que los rayos X surgen de fenómenos extranucleares, a nivel de la órbita electrónica, fundamentalmente producidos por desaceleración de electrones. La energía de los rayos X en general se encuentra entre la radiación ultravioleta y los rayos gamma producidos naturalmente. Los rayos X son una [[radiación ionizante]] porque al interactuar con la materia produce la ionización de los átomos de la misma, es decir, origina partículas con carga ([[ion]]es).
== Descubrimiento ==
La historia de los rayos X comienza con los experimentos del científico británico [[William Crookes]], que investigó en el siglo XIX los efectos de ciertos gases al aplicarles descargas de energía. Estos experimentos se desarrollaban en un tubo vacío, y electrodos para generar corrientes de alto voltaje. Él lo llamó [[tubo de Crookes]]. Este tubo, al estar cerca de placas fotográficas, generaba en las mismas algunas imágenes borrosas. Pese al descubrimiento, [[Nikola Tesla]], en 1887, comenzó a estudiar este efecto creado por medio de los tubos de Crookes. Una de las consecuencias de su investigación fue advertir a la comunidad científica el peligro para los organismos biológicos que supone la exposición a estas radiaciones.{{cita requerida}}
El físico alemán [[Wilhelm Röntgen|Wilhelm Conrad Röntgen]] descubrió los rayos X en 1895, mientras experimentaba con los tubos de Hittorff-Crookes y la [[bobina de Ruhmkorff]] para investigar la [[fluorescencia]] violeta que producían los [[rayo catódico|rayos catódicos]]. Tras cubrir el tubo con un cartón negro para eliminar la luz visible, observó un débil resplandor amarillo-verdoso proveniente de una pantalla con una capa de platino-cianuro de bario, que desaparecía al apagar el tubo. Determinó que los rayos creaban una [[radiación]] muy penetrante, pero invisible, que atravesaba grandes espesores de papel e incluso metales poco densos. Usó placas fotográficas para demostrar que los objetos eran más o menos transparentes a los rayos X dependiendo de su espesor y realizó la primera radiografía humana, usando la mano de su mujer. Los llamó "rayos incógnita", o "rayos X" porque no sabía qué eran, solo que eran generados por los rayos catódicos al chocar contra ciertos materiales. Pese a los descubrimientos posteriores sobre la naturaleza del fenómeno, se decidió que conservaran ese nombre.<ref>{{cita web|url= http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1901/rontgen-bio.html|título= Wilhelm Conrad Röntgen |editorial=Nobelprize.org|idioma=inglés|fechaacceso=29 de enero de 2013}}</ref> En Europa Central y Europa del Este, los rayos se llaman '''rayos Röntgen''' (en alemán: ''Röntgenstrahlen'').
La noticia del descubrimiento de los rayos X se divulgó con mucha rapidez en el mundo. Röntgen fue objeto de múltiples reconocimientos: el emperador [[Guillermo II de Alemania]] le concedió la Orden de la Corona y fue premiado con la [[Medalla Rumford]] de la Real Sociedad de Londres en 1896, con la medalla Barnard de la Universidad de Columbia y con el [[premio Nobel de Física]] en [[1901]].
== Producción de rayos X ==
{{VT|Tubo de rayos X|Radiación sincrotrón}}
Los '''rayos X''' se pueden observar cuando un haz de electrones muy energéticos (del orden de 1 keV) se desaceleran al chocar con un blanco metálico. Según la mecánica clásica, una carga acelerada emite radiación electromagnética, de este modo, el choque produce un espectro continuo de rayos X a partir de cierta longitud de onda mínima dependiente de la energía de los electrones. Este tipo de radiación se denomina ''[[Bremsstrahlung]]'', o ‘radiación de frenado’. Además, los átomos del material metálico emiten también rayos X monocromáticos, lo que se conoce como [[línea espectral|línea de emisión característica]] del material. Otra fuente de rayos X es la [[radiación sincrotrón]] emitida en [[aceleradores de partículas]].
Para la producción de rayos X en laboratorios y hospitales se usan los [[tubo de rayos X|tubos de rayos X]], que pueden ser de dos clases: tubos con filamento o tubos con gas.
El tubo con filamento es un tubo de vidrio al vacío en el cual se encuentran dos electrodos en sus extremos. El cátodo es un filamento de tungsteno y el ánodo es un bloque de metal con una línea característica de emisión de la energía deseada. Los electrones generados en el cátodo son enfocados hacia un punto en el blanco (que por lo general posee una inclinación de 45°) y los rayos X son generados como producto de la colisión. El total de la radiación que se consigue equivale al 1% de la energía emitida; el resto son electrones y [[energía térmica]], por lo cual el ánodo debe estar refrigerado para evitar el sobrecalentamiento de la estructura. A veces, el ánodo se monta sobre un motor rotatorio; al girar continuamente el calentamiento se reparte por toda la superficie del ánodo y se puede operar a mayor potencia. En este caso el dispositivo se conoce como «ánodo rotatorio».<ref>{{Cita web|url=http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/parte_02.html|título=Los rayos X|fechaacceso=15 de mayo de 2012|editorial=Consejo Superior de Investigaciones Científicas}}</ref> Finalmente, el tubo de rayos X posee una ventana transparente a los rayos X, elaborada en berilio, aluminio o mica.
[[Archivo:EsquemaRx.svg|thumb|Esquema de un tubo de rayos X]]
El tubo con gas se encuentra a una presión de aproximadamente 0.01 [[mmHg]] y es controlada mediante una válvula; posee un cátodo de aluminio cóncavo, el cual permite enfocar los electrones y un ánodo. Las partículas ionizadas de nitrógeno y oxígeno, presentes en el tubo, son atraídas hacia el cátodo y ánodo. Los iones positivos son atraídos hacia el cátodo e inyectan electrones a este. Posteriormente los electrones son acelerados hacia el ánodo (que contiene al blanco) a altas energías para luego producir rayos X. El mecanismo de refrigeración y la ventana son los mismos que se encuentran en el tubo con filamento.
== Detectores de rayos X ==
Existen varios sistemas de detección para rayos X. El primer detector usado para este propósito fue la película fotográfica, preparadas con una emulsión apropiada para la longitud de onda de los rayos X. La sensibilidad de la película es determinada por el coeficiente de absorción másico y es restringida a un rango de líneas espectrales. La desventaja que presentan estas películas es un [[Rango dinámico|margen dinámico]] muy limitado y el largo tiempo y manipulaciones que se necesitan para revelarlas, por lo que han caído en desuso.
En las últimas décadas del siglo XX se empezaron a desarrollar nuevos detectores bidimensionales capaces de generar directamente una imagen digitalizada. Entre estos se cuentan las «placas de imagen» (''image plates''), recubiertas de un material [[fosforescencia|fosforescente]], donde los electrones incrementan su energía al absorber los rayos X difractados y son atrapados en este nivel en [[centro de color|centros de color]]. Los electrones liberan la energía al iluminarse la placa con [[láser|luz láser]], emitiendo luz con intensidad proporcional a la de los rayos X incidentes en la placa. Estos detectores son un orden de magnitud más sensibles que la película fotográfica y poseen un margen dinámico superior en varios órdenes de magnitud. Otro tipo de detector bidimensional digital muy utilizado consiste en una placa fosforescente acoplada a una cámara [[Dispositivo de carga acoplada|CCD]].<ref>{{cita libro|título=Principles of protein x-ray crystallography|nombre=Jan|apellidos=Drenth|edición=2ª|editorial=Springer|año=1999|isbn=0387985875, 9780387985879|idioma=inglés|páginas=34-35}}</ref> En los años 2000 se empezaron a utilizar [[Diodo PIN|fotodiodos]] alineados formando una placa, denominados PAD (''Pixel Array Detectors'').<ref>{{cita publicación|título=A Pixel-Array Detector for Time-Resolved X-ray Diffraction|nombre=E F |apellidos=Eikenberry|nombre2= S L |apellidos2=Barna |nombre3=M W |apellidos3=Tate | nombre4=G |apellidos4=Rossi|nombre5= R L |apellidos5=WixtedP J Sellin|nombre6= S M |apellidos=Gruner|publicación=Journal of Synchrotron Radiation |año=1998|volumen = 5 |páginas= 252-255|idioma=inglés| PMID=15263487 }}</ref>
Otros detectores comúnmente usados para la detección de rayos X son los dispositivos de ionización, que miden la cantidad de ionización producto de la interacción con rayos X con las moléculas de un gas. En una cámara de ionización, los iones negativos son atraídos hacia el ánodo y los iones positivos hacia el cátodo, generando corriente en un circuito externo. La relación entre la cantidad de corriente producida y la intensidad de la radiación son proporcionales, así que se puede realizar una estimación de la cantidad de fotones de rayos X por unidad de tiempo. Los contadores que utilizan este principio son el [[contador Geiger]], el [[contador proporcional]] y el [[centelleador|detector de centelleo]]. Estos detectores se diferencian entre ellos por el modo de amplificación de la señal y la sensibilidad del detector.
== Espectros ==
=== Espectro continuo ===
▲El tubo de rayos X está conformado por dos electrodos (cátodo y ánodo), una fuente de electrones (cátodo caliente) y un blanco. Los electrones se aceleran mediante una diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo. La radiación es producida justo en la zona de impacto de los electrones y se emite en todas direcciones.
La energía adquirida por los electrones va a estar determinada por el voltaje aplicado entre los dos electrodos. Como la velocidad del electrón puede alcanzar velocidades de hasta <math>(1/3)c</math> debemos considerar efectos relativistas, de tal manera que,
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