Como as instalações radiográficas de alta energia são operadas?

O equipamento descrito nas duas seções anteriores é usado para gerar radiação X até aproximadamente 450 kV. Entretanto, às vezes, há necessidade de mais energia. Vários tipos de equipamentos foram construídos para operar na faixa de 1 MeV a 10 MeV. Na radiografia industrial, os equipamentos ficam restritos quase que exclusivamente a Betatrons ou aceleradores lineares (LINACs). A operação de instalações radiográficas de alta energia requer precauções de segurança de alto custo.

O Betatron: o Betatron é um acelerador de elétrons que pode produzir radiação X na faixa de 2-30 MeV de energia. Os elétrons são lançados dentro de um tubo de vácuo feito de vidro em forma de rosquinha com uma seção redonda, como mostra a figura 5-5. Depois de vários milhões de revoluções, os elétrons atingem o nível máximo de energia e são defletidos para o alvo. No alvo, parte da energia dos elétrons é convertida para um feixe de radiação X direcionado de forma tangencial. Para obter uma intensidade de radiação razoavelmente alta, a maioria dos Betatrons foi projetada para operar na faixa de energia de 10-30 MeV, já que essas tensões atingem a taxa de conversão máxima da energia dos elétrons para radiação. Mesmo assim, a saída dos Betatrons geralmente é baixa em comparação com a dos LINACs. Foram construídos Betatrons transportáveis de baixa energia (2-6 MeV), mas geralmente a sua saída de radiação é baixa, o que limita sua aplicação. Uma das vantagens dos Betatrons é a possibilidade de construí-los com pontos focais muito pequenos (em micromilímetros). Uma das desvantagens é que, com esses níveis de energia muito altos, o feixe de raios X geralmente é estreito, e a cobertura de filmes maiores só é possível por meio da utilização de distâncias maiores entre a fonte e o filme. Os tempos de exposição mais longos que são necessários nesses casos podem ser um problema prático.

O acelerador linear (LINAC): os níveis de energia mais utilizados com os LINACs (aceleradores lineares) são 4 MeV e 8 MeV. É possível construir aceleradores lineares para um ou dois níveis de energia.

No LINAC de onda viajante, a aceleração dos elétrons provenientes de um filamento aquecido para energias muito altas ocorre porque os elétrons são “carregados” por uma onda eletromagnética de alta frequência (3-10 MHz) que se desloca em linha reta em um tubo de aceleração (o guia oco). Os elétrons são agrupados em pulsos, a uma frequência de algumas centenas de pulsos por segundo. O alvo, que os elétrons atingem para gerar radiação X, fica na extremidade oposta do guia principal de ondas do conjunto do filamento. Trata-se de um alvo do tipo transmissão, pelo qual o feixe passa em linha reta.

A saída de raios X de um acelerador linear é muitas vezes maior que a de um Betatron com a mesma energia. Um LINAC de 8 MeV com ponto focal de 2 mm de diâmetro pode fornecer uma taxa de dose de radiação de 30 Sv/minuto a 1 metro de distância do foco. LINACs leves e portáteis com 3 MeV de capacidade podem ter saídas de 1,5 Sv/minuto a 1 metro de distância.

Estas são as principais propriedades de um acelerador linear:

1. saída de radiação muito alta

2. ponto focal de dimensões muito reduzidas (<2 mm)

3. peso considerável (aproximadamente 1200 kg no caso de uma instalação estacionária de 8 MeV)