Comparación de fuentes de radiación
Existen fuentes naturales y artificiales de radiación de rayos X.
Las fuentes artificiales de radiación de rayos X son los tubos de rayos X. La estructura del tubo se muestra en la figura.
Un tubo de rayos X es un matraz de vidrio al vacío con dos electrodos: un ánodo A y un cátodo K, entre los cuales se crea un alto voltaje U (1-500 kV). El cátodo es una espiral calentada por una corriente eléctrica. Los electrones emitidos por el cátodo calentado (emisión termoiónica) son acelerados por el campo eléctrico a altas velocidades (para eso se necesita alto voltaje) y chocan con el ánodo del tubo. Cuando estos electrones interactúan con la sustancia del ánodo, surgen dos tipos de radiación de rayos X: radiación de frenado y radiación característica.
La superficie de trabajo del ánodo está posicionada en un ángulo con respecto a la dirección del haz de electrones para crear la dirección requerida de los rayos X.
Aproximadamente el 1% de la energía cinética de los electrones se convierte en rayos X. El resto de la energía se libera en forma de calor. Por ello, la superficie de trabajo del ánodo está hecha de un material refractario.
Ventajas
- Los tubos de rayos X permiten crear dispositivos más sensibles.
- Simplificación significativa del procedimiento para la obtención de permisos para el funcionamiento de dispositivos;
- Posibilidad de controlar la radiación (encender/apagar).
Defectos
- El tubo de rayos X requiere un equipo bastante voluminoso y costoso para su funcionamiento. Por lo general, se necesita un transformador y un sistema de refrigeración para operar un tubo de rayos X, pero existen analizadores portátiles que utilizan tubos menos potentes que pueden funcionar con energía de batería.
- La energía del emisor de rayos X es inestable, ya que depende de la temperatura ambiente, de las fluctuaciones de la tensión de red, etc.
- Alto costo con bajo tiempo medio entre fallos.
Las fuentes naturales de rayos X incluyen algunos isótopos radiactivos (por ejemplo, Cd-109, Fe-55, Am-241).
Ventajas
- Los equipos basados en fuentes de excitación de radionucleidos son compactos y ligeros, lo que permite integrarlos fácilmente en líneas de proceso para automatización y control de procesos, así como crear dispositivos analizadores móviles.
- A diferencia de los tubos de rayos X, las fuentes de radionúclidos tienen una estabilidad absoluta del espectro energético, lo que garantiza una mejor metrología de las mediciones.
- La fuente de radionucleidos tiene un espectro de líneas con energía selectiva, que es necesaria para excitar el espectro. Todos los fotones emitidos se utilizan como fotones de trabajo para excitar la radiación característica. En un tubo de rayos X, la mayor parte del espectro de rayos X (con energía por debajo del borde K de absorción), ya que representa el espectro de la radiación de frenado, se destina a la irradiación de radiación del entorno. Esta irradiación aumenta significativamente el fondo de radiación en el área de trabajo y, en consecuencia, requiere una protección más seria de las instalaciones y del personal de servicio (durante la calibración del dispositivo, etc.) que cuando se utilizan fuentes de radionucleidos.
- El uso de fuentes es más económico. Como dicen los clientes que llevan muchos años utilizando dispositivos con fuentes: "Los instalamos una vez y nos olvidamos de este problema durante 10 años".
Defectos
- Una de las desventajas de las fuentes de radionucleidos es la incapacidad de cambiar la energía de la radiación.
- La necesidad de obtener permiso de Rostekhnadzor para operar dispositivos.
Conclusiones
Existe una actitud sesgada hacia los dispositivos de fluorescencia de rayos X basados en fuentes de radionúclidos. Muchos distribuidores de equipos afirman que Europa, EE. UU. y Japón han abandonado hace tiempo las fuentes en favor de los tubos de rayos X, pero esta información no es del todo exacta. Por ejemplo, los analizadores portátiles Thermo Scientific Niton XL3p y Heuresis P200i XRF Lead Paint Analyzer basados en fuentes de radionúclidos se utilizan ampliamente en Europa. Las ventajas de un tubo de rayos X (la capacidad de apagar y, como resultado, "controlar" la radiación) se pierden cuando se trata de analizadores industriales que funcionan las 24 horas del día. También vale la pena prestar atención a la vida útil del tubo de rayos X. Cuando se realizan análisis continuos las 24 horas del día, un tubo de rayos X no puede compararse con las fuentes en términos de estabilidad, confiabilidad y tiempo medio entre fallas.
Hasta hace poco, para trabajar con todo tipo de fuentes de radiación se necesitaba una licencia, pero no todas las fuentes son igualmente peligrosas para los seres humanos, por lo que se aprobó una ley que clasifica las fuentes. La ARP-1C contiene fuentes de las categorías de riesgo 4 y 5 (el peligro para los seres humanos es poco probable). Para este tipo de fuentes, solo se requiere el registro de las organizaciones que operan fuentes de radiación que contienen solo fuentes de radionucleidos de las categorías cuarta y quinta de riesgo de radiación.
