arabera Tatiana maximo gomez 2 years ago
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Honelako gehiago
El tubo de rayos X debe estar alojado en un contenedor apropiado para: evitar la emanación de rayos X en todas direcciones, proporcionar aislamiento adecuado para el alto voltaje y permitir el enfriamiento del sistema/tubo.
Fuga del dieléctrico (aceite): el dieléctrico, usualmente aceite de transformador con oxidación inhibida, debe proporcionar aislamiento de alto voltaje para evitar la formación de arcos en todas las superficies de alto voltaje. Si se desarrollan fugas de aceite esto también significa que hay entrada de aire a la carcasa, y si el aire ingresa al área del campo de alto voltaje causará la formación de un arco eléctrico.
Sobrecalentamiento: el sobrecalentamiento puede causar daños no solo al tubo sino además a la carcasa. Muchos sistemas tienen un intercambiador de calor el cual utiliza un ventilador y algunas veces una bomba para circular el aceite. Es imperativo que estos intercambiadores permanezcan limpios.
Temperaturas ambientales: las temperaturas ambientales necesitan apegarse a lo especificado por el fabricante. La temperatura ambiente típica es de 25 °C a 30 °C y bajo condiciones de alta demanda, la carcasa puede aumentar a 75 °C u 80 °C, un límite típico. Así de esta manera, el aumento de temperatura puede ser de alrededor de 50 grados y si la temperatura ambiente es más alta de lo especificado, a este aumento de temperatura se agregará al del ambiente lo quedará por resultado temperaturas superiores.
Conexiones de cables/tierra: a pesar de que esto parece obvio, se necesitan buenas conexiones eléctricas. En especial la conexión a tierra así como otras conexiones tales como las del estator, interruptores de sobre temperatura y cables de alto voltaje que son igualmente importantes. Apriete firmemente las conexiones sin que haya contactos ni cables deshilachados. Las conexiones de los cables de alta voltaje son particularmente importantes debido a que si incluyen aire este se ionizará en las áreas del campo alto y provocará arco eléctrico a través del aislante
Expansión dieléctrica: Cuando se caliente el aceite expandirá su volumen como todos los materiales. El sistema de rayos X debe tener el volumen suficiente para permitir esta expansión. En el lado frío cuando se envía el sistema, se debe permitir un volumen para encogimiento. Esta expansión y contracción se logra usualmente a través de un diafragma flexible para permitir el cambio de todo el volumen. Un buen diseño permitirá un factor de seguridad; entre más grande mucho mejor.
Disciplina en valores nominales: Una de las consideraciones más importantes para la operación del tubo es hacerlo funcionar con los valores nominales de funcionamiento publicados. La familiaridad y planeación son asuntos clave. Se debe revisar la energía del filamento y el alto voltaje para no exceder el sobrecalentamiento de largo plazo; la energía en exceso de corto plazo en el ánodo puede provocar que el punto focal se funda. Las normas guía son la precaución y el cuidado. El funcionamiento y el intercambio de calor sin restricciones son igualmente importantes.
Impedancia de la fuente: una de las características de mayor importancia de la fuente de alimentación es su impedancia. Para los tubos de ánodo estacionario, los cuales funcionan con unos cuantos cientos de watts, la impedancia puede ser alta lo que significa que tiene mucha resistencia. Así, en el caso de un arco se minimizan los daños al tubo y a la electrónica sensible
Filamento de CD/CA: típicamente los filamentos son operados bajo condiciones de voltaje/corriente alternos. Existen tres razones básicas. Primero, históricamente fue más fácil controlar y suministrar CA y segundo, existe la tendencia al crecimiento de granos cuando se utiliza CD, lo que provoca filamentos frágiles quebradizos que se forman con el tiempo y se queman más rápido. Finalmente, pero no menos importante es que bajo condiciones de CD en una de las terminales del filamento existirá un pequeño potencial fijo igual al potencial que hace funcionar el filamento, el cual puede distorsionar el punto focal desestabilizándolo ligeramente con respecto a la copa de enfoque. El efecto es más pronunciado para puntos focales más pequeños y condiciones de emisión altas.
Alta frecuencia: los sellos de vidrio a metal en un tubo están hechos de Kovar o una aleación similar que consiste en acero, níquel y cobalto los cuales son altamente magnéticos. Los sellos incluyen los pasos para la alimentación eléctrico que llevan la corriente del filamento. Bajo la alta frecuencia los materiales magnéticos están sujetos a histéresis magnética, corrientes de Eddy y efecto superficial, mismos que debilitan la energía del flujo de corriente.
Velocidad de rotación/frenado: para los tubos rotatorios, la vida del rodamiento y la evaporación del filamento son las consideraciones más grande para la vida útil del tubo. Cuando se solicita una exposición, se aplica energía al estator para que el ánodo del tubo alcance una velocidad de giro (revoluciones por minuto). Dicha velocidad mínima está especificada por el fabricante y la velocidad sincronizada históricamente tiene 4 valores en base a la frecuencia de la energía comercial; para 60 Hz, la velocidad máxima es de 3600 rpm o 10,800 rpm a velocidad triple; para la energía de 50 Hz, 3000 rpm y 9000 rpm a velocidad triple
Impulso del filamento: cuando un tubo de rayos X no produce los rayos (por ejemplo, no hay alto voltaje aplicado al cátodo y ánodo) su filamento se encuentra en el así llamado modo inactivo (o precalentamiento). Tiene corriente pasando a través de él pero está por debajo del punto de emisión donde la corriente del tubo podría ser arrastrada. Siempre que se requiera una exposición, la corriente del filamento se "impulsa" hasta un nivel de corriente predeterminado, el cual permite que la corriente de un tubo en particular fluya cuando se aplica alto voltaje al tubo
Circuitos lógicos: como puede verse en la descripción precedente, la secuencia lógica y su funcionamiento son de importancia vital. Al agregar otros sistemas tales como, bloqueos internos, secuenciamiento de imágenes, requisitos del objeto radiográfico y otros requerimientos del sistema, se puede ver que el funcionamiento y la confiabilidad de los sistemas lógicos son imperativos para que nada salga mal.
Límite del filamento/configuración de precalentamiento del filamento: una de las configuraciones más importantes es el ajuste de límite del filamento. El punto de ajuste del límite del filamento limita la corriente de salida máxima de la fuente de alimentación del mismo para proteger el filamento del tubo de rayos X. Este ajuste hará imposible al generador de rayos X exceder este valor bajo cualquier circunstancia. Se debe ajustar a, o por debajo de, la especificación del fabricante del tubo de rayos X.
El inicio de la mamografía es un buen ejemplo de una inicial aplicación incorrecta cuando se utilizó un tubo de diagnóstico estándar para producir mamografías. Los diagnósticos resultantes fueron bastante pobres y frecuentemente resultaron en quemaduras por radiación.
Bajos kV/altos mA de emisión: una disparidad común ocurre cuando un tubo diseñado para alto voltaje se utiliza con voltajes más bajos (típicamente a la mitad o menos del máximo). El filamento tiene que funcionar con corriente más alta para sobrepasar la limitada emisión. En un tubo de ánodo rotativo en particular operado a 125 kV y 300 mA, cuando se reduce a 50 kV y 300 mA se debe operar el filamento con un 16% más de energía para superar el voltaje bajo del tubo
Temperatura/vida útil: una regla básica para los tubos de rayos X es que la temperatura es el enemigo. Entre más energía se aplique, menor será la vida útil del tubo. Sin embargo, sin la energía adecuada es posible que no haya la intensidad de radiación X suficiente para llevar a cabo el trabajo. La evaporación del filamento que provoca depósitos metálicos indeseables eventualmente causará la generación de un arco sobre el aislante.
Fallas inmediatas: no importa lo mucho que se esfuerce un fabricante, no todos los tubos están hechos exactamente iguales. Existen pequeñas diferencias, pero el fabricante necesita hacer que dichas diferencias no afecten la operación del tubo.
i. Eliminación por pruebas El tubo se somete a pruebas de calidad. La primer prueba es la de estabilidad de alto voltaje. Cada tubo se somete a altos voltajes los cuales típicamente exceden el 15% o más de su voltaje de operación máximo mientras funciona a su máxima capacidad de energía. Dicho proceso elimina gases y partículas, y acondiciona las superficies vírgenes para operar a voltajes altos.
ii. Periodo de inactividad si los tubos se mantienen inactivos por 2-4 semanas estos no funcionan satisfactoriamente, especialmente bajo condiciones de alto voltaje. El cambio en su rendimiento se debe usualmente a pequeñas fugas de vacío las cuales no pueden detectarse mediante medios normales pero que producen gases los cuales no permiten un buen funcionamiento (alto voltaje)
iii. Materiales inadecuados: Frecuentemente, para asegurar la calidad del proveedor se utilizan pruebas y certificados de cumplimiento. A pesar de estos esfuerzos, puede ser que materiales que no cumplan con el estándar lleguen a los procesos de fabricación. Un buen ejemplo es una barra de cobre libre de oxígeno la cual es extruida y puede contener vetas, las cuales pueden provocar fugas de vacío. Se deben utilizar la placa y la barra con la forja más costosa
iv. Fallas de proceso: los procesos nuevos tales como, metales refundidos al vacío, bombas de vacío turbomoleculares, procesamiento al vacío de alta temperatura, encendido de gas hidrógeno a alta temperatura, soldadura al vacío y electro pulido, también proporcionan un funcionamiento mejorado del tubo de rayos X. La automatización ha ayudado a lograr un producto más consistente.
Fallas latentes: las fallas latentes o impredecibles pueden ocurrir con el paso del tiempo y frecuentemente son impredecibles, y algunas veces, no se pueden atribuir a causas conocidas.
i. Optimización de procesos Si la temperatura es muy alta, se pueden producir daños en la soldadura y su interfaz, pero si es muy baja, puede ponerse en riesgo la desgasificación adecuada. En un ánodo estacionario, la alta temperatura en el ánodo ayuda a la desgasificación, pero ¿qué tan alta debe ser y durante cuánto tiempo debe permanecer la temperatura antes de que ocurran daños (imperceptibles)? Muchos procesos caen dentro de esta categoría, por ejemplo, desgasificación, vacío mediante bombeo y acondicionamiento.
ii. Procesos marginales o poco entendidos algunas fallas son causadas por efectos que no son bien conocidos o cuyos efectos secundarios de varios procesos son desconocidos. ¿Por qué el aceite dieléctrico algunas veces se vuelve oscuro y tiene material extraño, sin embargo, el tubo funciona adecuadamente? Otros sistemas tienen tendencia a la formación de arcos, a pesar de ello, el tubo y el aceite de enfriamiento y sus alrededores lucen bien y pasan las pruebas.
iii. Análisis de fallas/causas imposibles de encontrar: el análisis de fallas puede revelar la causa de una falla y es un proceso importante utilizado por los fabricantes para encontrar fallas inmediatas y latentes. Algunas veces el problema es obvio, en otras ocasiones para descubrir la causa raíz se involucra mucho análisis y pruebas.
Los materiales utilizados comienzan una degradación gradual y se consumen de manera que el rendimiento disminuye gradualmente hasta que ya no funcionan satisfactoriamente.
Consumo normal del filamento: el haz de electrones en un tubo de rayos X lo suministra un filamento de tungsteno el cual se ha utilizado desde la concepción de los tubos de electrones y también en las bombillas de luz incandescente.
Consumo acelerado del filamento: : las características del tubo de rayos X son afectadas por varios factores, los cuales incluyen, la corriente del tubo, el voltaje del tubo, el espacio del ánodo al cátodo, el ángulo del objetivo y el tamaño del punto focal (tamaño del haz de electrones). El filamento en un tubo funciona más caliente cuando se demanda más corriente en el tubo a un voltaje fijo o cuando se demanda más corriente en el tubo pero el tubo funciona a un voltaje más bajo.
Para 160 kV y 5 mA la vida del filamento es 21 veces menor que para 160 kV y 1 mA Para 40 kV y 5 mA la vida del filamento es 43 veces menor que para 160 kV y 1 mA Para 40 kV y 1 mA la vida del filamento es 1.3 veces menor que para 160 kV y 1 mA Para 40 kV y 5 mA la vida del filamento es 2.1 veces menor que para 160 kV y 5 mA
Fugas lentas: los tubos de rayos X requieren alto vacío para funcionar. Los sellos de vidrio a metal y las juntas soldadas, aunque son adecuadas al inicio, comienzan a fatigarse y algunas veces comienzan a dejar entrar pequeñas cantidades de gas, incrementando gradualmente la presión de gas.
Inactividad: la falta de operación permite a los gases dentro del vacío del tubo acumularse y migrar a lo largo de las superficies. Cuando se energiza el filamento y se aplica alto voltaje puede ocurrir un arco eléctrico especialmente con voltajes de operación altos.
Grietas del vidrio: la mayoría de los tubos son fabricados usando vidrio para las paredes del recipiente de vacío, pero el vidrio también realiza la tarea de aislar los electrodos del tubo (cátodo, ánodo y tierra) de fugas de corriente y arcos eléctricos. Con el tiempo y dependiendo de los factores de uso, el metal (tungsteno) del ánodo y del filamento comienza a evaporarse sobre la superficie de vidrio causando la formación de arcos eléctricos y la falla del tubo.
Arcos: la formación de arcos es un problema común en todos los sistemas de alto voltaje. Algunas de las causas han sido mencionadas anteriormente; altos niveles de gas en el vacío, evaporación del metal conductor sobre las superficies del aislante y aislantes resquebrajados o raspados los cuales producen presiones de gas altas o degradan la capacidad del aislante para aislar el alto voltaje.
Micro grietas del objetivo: La elevación de temperatura en la superficie del objetivo causa esfuerzos, lo que puede causar pequeñas grietas sobre la superficie del objetivo. Con el tiempo y con los ciclos de apagado y encendido estas grietas pueden crecer y algunos de los electrones en el haz pueden caer en estas grietas, lo que provoca que la radiación de rayos X se altere.
Daños accidentales: pueden ser causados por no seguir los protocolos recomendados durante la instalación y operación. La falta de comprensión, no estar familiarizo y las suposiciones pueden causar daños accidentales. En este caso se aplica el consejo del carpintero: mide una vez y cortarás 2 veces; mide 2 veces y cortarás una sola vez. Para el caso de los tubos de rayos X: revise y vuelva a revisar.
Rodamientos: las fallas en los rodamientos del tubo de ánodo rotativo pueden ser problemáticas. Todos los sistemas mecánicos se desgastan y dejan de funcionar, así que el truco es lograr la longevidad. La alta temperatura y la alta velocidad reducirán grandemente la vida útil de los rodamientos.
