Raggi X: proprietà fisiche, lunghezza d'onda, frequenza e rilevanza clinica
I raggi X sono una forma di radiazione elettromagnetica ad alta energia con lunghezze d'onda più corte della luce ultravioletta ma più lunghe dei raggi gamma.
Caratteristiche fisiche
- Range lunghezza d'onda: 0,01 – 10 nanometri (10 – 10.000 picometri)
- Range frequenza: 30 petahertz (PHz) – 30 exahertz (EHz) [3×10¹⁶ – 3×10¹⁹ Hz]
- Range energia fotone: 100 eV – 100 keV (diagnostico: 20–150 keV; terapeutico: range MeV)
- Velocità: c = 3×10⁸ m/s nel vuoto
- Nessuna carica, nessuna massa – non deviati da campi elettrici/magnetici.
Produzione in tubi raggi X
- Bremsstrahlung (radiazione frenamento): elettroni decelerati da anodo target (tungsteno) → spettro continuo. Energia max = tensione tubo (kVp).
- Radiazione caratteristica: elettrone espelle elettrone shell interno atomo anodo → elettrone esterno riempie vacanza → energie discrete (linee Kα, Kβ). Tungsteno Kα ≈ 59 keV.
Interazione con materia (base diagnostica)
- Effetto fotoelettrico: dominante <50 keV; materiali high-Z (osso, iodio, bario) assorbono fortemente → contrasto.
- Scattering Compton: dominante 50 keV–30 MeV; riduce contrasto, aumenta dose, causa nebbia.
- Scattering coerente (Rayleigh): bassa energia; contributo minore.
- Produzione coppie: >1,02 MeV; non in range diagnostico.
Selezione energia clinica
- Mammografia: 20–35 keV (anodi Mo/Rh) – ottimizza fotoelettrico per contrasto tessuti molli.
- Radiografia generale: 60–120 kVp – bilancia penetrazione e contrasto.
- TC: 80–140 kVp – più alto per pazienti grandi, più basso per studi contrasto.
- Fluoroscopia: 60–110 kVp, basso mA, pulsata.
Principio sicurezza: ALARA
As Low As Reasonably Achievable. Giustificazione, ottimizzazione, limiti dose. Dosi diagnostiche: 0,1 mSv (RX torace) – 10–20 mSv (TC addome). Rischio cumulativo considerato.
Comprendere fisica raggi X permette selezione protocolli appropriata, ottimizzazione dose, e riconoscimento artefatti.