Los Rayos X: Algo más que imágenes Javier Miranda 

Instituto de Física

Contenido 

•  ¿Qué son los rayos X? •  ¿Cómo se producen los rayos X? •  ¿Cómo se aplican los rayos X en la investigación científica?

Características de una onda 

Longitud de onda (λ) 

Amplitud 

Frecuencia  f Velocidad de propagación c

¿Qué son los rayos X? 

Naturaleza Dual: Onda o par tícula

Descubridor: Wilhelm Röntgen

¿Cómo se producen los rayos X? 

•  Aceleración de partículas cargadas •  Emisión de Rayos X característicos en un átomo

Carga eléctrica en una trayectoria curva (Brehmsstrahlung) 

Partícula cargada 

Fotón de rayos X

Radiación incidente 

Electrones 

Núcleo 

Fotón 

Emisión de rayos X característicos 

Vacante

Producción en un tubo de rayos X 

Electrones Ánodo 

Cátodo 

Fotones de rayos X

Detección de rayos X: película fotográfica 

Fotones de rayos X 

Cristales fotosensibles 

Sustrato

Detección de los rayos X 

Alta tensión 

­ ­ ­ 

Contacto de Au 

Fotón de rayos X 

Electrónica 

Semiconductor

Tomografía de Rayos X

Microtomografía

Detectores de rayos X en el espacio

Rayos X en astronomía

Difracción de rayos X 

2d sen θ = mλ

Difractómetro de rayos X 

Tubo de rayos X 

Muestra cristalina 

Detector

Sincrotrón 

Laboratorio Europeo de Luz Sincrotrón

Reconstrucción de moléculas de proteínas

Espejos de rayos X 

Multicapas metálicas 

Rayos X

Aplicaciones en Medicina

Aplicaciones en Medicina

Imagen de arteria con esclerosis

Espectroscopías de rayos X 

Radiación primaria 

Electrón 

Fotón de Rayos X

ESPECTROSCOPÍAS DE RAYOS X 

Investigación interdisciplinaria 

Arqueología Arqueología 

Biología Biología 

Medicina Medicina 

Geología Geología 

Ciencia de Materiales Ciencia de Materiales 

Ciencias del ambiente 

Ciencias del ambiente 

Química de alimentos Química de alimentos 

Historia Historia

Radiación primaria •  Fotones de rayos X: Fluorescencia de Rayos X (XRF) – Tubo de rayos X – Fuente radiactiva – Sincrotrón 

•  Electrones: Electron Probe Microanalysis (EPMA) 

•  Iones: Particle Induced X­ray Emission (PIXE) – Protones – Helio – Pesados

XRF Comercial

PC portátil: 

Adquisición del espectro XRF y de la imagen de la 

región analizada 

Amplificador ADC/MCA 

Fuente de poder del tubo de rayos X, 

láseres y microcámara 

Fuente de poder del tubo de rayos X, 

láseres y microcámara 

Sistema de XRF en brazo móvil 

XRF portátil 

Cortesía Dr. J.L. Ruvalcaba

Códice Azoyú I 

Códice De la Cruz­ Badiano s. XVI 

Cortesía Dr. J.L. Ruvalcaba

EPMA Comercial

Acelerador Peletrón IFUNAM

Colimador Ta 

Ventana Mylar Para detector Ge (PIXE 2) 

detector PIPS (RBS) 

detector Si (PIXE 1) 

detector PIPS (PESA) 

Cámara de análisis

Espectro de Rayos X 

0  5  10  15  20 10 0 

10 1 

10 2 

10 3 

10 4 

10 5 

Sedimento Lacustre 

Zr Sr 

Rb 

Pb As 

Ga 

Zn 

Cu 

Ni 

Fe 

Mn 

Cr 

Ti Ca 

K 

Ar 

Núm

ero de Cuentas 

Energía (keV)

Haz externo PIXE­PIGE 

Cortesía Dr. J.L. Ruvalcaba

33,34 

42 

0  1  2cm. 

1 

2 

3 4 

5 

6  7 

8 

9 

10 11 

12 

13 

14 

15 

16 

17 18 

19 

20 

21 22 

23 24 

25 

26 

27 28 

29 30 

31 32 

35 

36 38 

37,39 

41 40 

43 

44 

45 

47 

46 

48  Cuerpo principal Sección A 

Cascabeles Sección C 

Plumas Sección B 

Pendiente de Oro San Francisco Caxonos 

Oaxaca, México. Postclásico tardío 

~1500 D.C. 

Cortesía Dr. J.L. Ruvalcaba

0  10  20  30  40  50 

10 

20 

30 

40 

50 

60 

70 

80 Cascabel  2 

Cascabel 1 

Sección A Sección B Sección C 

Cu 

Ag 

Au 

Con

centración

  (%) 

Impacto 

Resultados con PIXE 

Cortesía Dr. J.L. Ruvalcaba

200  400  600  800  1000  1200  1400  1600  1800 

10 1 

10 2 

10 3 

10 4 

Intensidad (C

uentas) 

Pb L

γ L

β L

α

Hg 

K α

Zn 

Fe 

K α

K β L

γ L

β L

α

Cd Cd 

K β

K α

Número de Canal 

10 1 

10 2 

10 3 

10 4 

K β

K α

Zn 

Fe 

Co 

K β

K α

K α

K α

Cd 

Pb 

L γ

L β

L α

Intensidad (C

uentas) 

Cortesía Dr. J.L. Ruvalcaba

Muestreo y análisis de aerosoles

Partículas suspendidas, Zona Norte de la Ciudad de México 

16/1 

22/1 

28/1 

3/2 

9/2 

15/2 

21/2 

27/2 

5/3 

11/3 

17/3 

23/3 

29/3 

4/4 

10/4 

16/4 

22/4 

28/4 

4/5 

10/5 

16/5 

22/5 

28/5 

3/6 

9/6 

15/6 

21/6 

27/6 

3/7 

9/7 

15/7 

21/7 

27/7 

0 

500 

1000 

1500 

2000 

2500 

3000 

3500 

4000 

Concentración (ng m ­3  ) 

S Cl K Ca Ti V Cr Mn FeNi Cu Zn SePb

Puré de Jitomate/Nacional 

0 

5 

10 

15 

20 

25 

30 

35 

40 

M1  M2  M3  M4  M5  M6  M7  M9  M10  M11  M12  M13  NAT 

Muestra 

Concentración (mg/kg) 

Ti

V 

Cr 

Fe 

Cu 

Zn

Técnicas de análisis con rayos X: Sondas en Marte

Microsonda de iones 

a  b  c  d 

e 

f g 

h 

i 

j

Haz de fibras superconductoras 

Laboratorio Nacional de Los Alamos

Conclusiones 

•  La aplicación de los rayos X actualmente no se limita a la obtención de imágenes 

•  El uso de los rayos X permite obtener información muy valiosa en la Física y otras ciencias