Radiação x

Introdução

Por volta dos anos de 1890, muitos cientistas estavam estudando a natureza dos raios catódicos emitidos por um tubo de vidro evacuado, chamado de tubo de Crookes, com dois eletrodos metálicos aos quais se aplicava uma diferença de

potencial.

Philipp Lenard modificou o tubo de Crookes, colocando uma janela de

alumínio para ver se os raios catódicos saíam através dessa janela para exterior. Para verificar isso, colocou uma anteparo

fluorescente e verificou que até uma distância de 8 cm, ele detectava luminescência devido aos raios

catódicos.

Tubo de Crookes

Em 8 de novembro de 1895, Wilhelm Conrad Rötgen, decidiu repetir o

experimento feito por Lenard. Embrulhou o tubo com papel preto, para que a luminescência não atrapalhasse a visão de uma tela pintada com platino

cianeto de bário, que fluorescia fracamente quando colocada a cerca de

8 cm do tubo.

Observações de Rötgen

• Que os raios emanados do tubo tinham uma capacidade notável de atravessar diferentes materiais, desde livros, madeiras e placas metálicas com diversas espessuras até alguns líquidos.

• Durante a colocação de uma das peças entre o tubo e a tela ele observou, atônito, que o contorno dos ossos de seus dedos estava sendo mostrado na tela fluorescente.

• Concluiu que aqueles raios eram parcialmente parados pelos ossos, da mesma forma que por uma placa de vidro contendo átomos de chumbo.

Primeira radiografia, a mão de Anna Bertha, esposa de Rötgen

Esquema de um tubo de raio x

Produção de raios x

Em um tubo de raios x, a maioria dos elétrons incidentes sobre o alvo perde energia cinética de modo gradual nas inúmeras colisões, convertendo-a em calor. Esse é o motivo pelo qual o alvo deve ser feito de material de alto ponto de fusão, como o tungstênio ou o molibdênio. Em geral, ainda é necessário resfriar o tubo por meio de diversas técnicas de refrigeração.

Processos de produção

• Raios x de freamento (Bremssthahlung)

• Raios x Característicos

Raios x de freamento (Bremssthahlung)

Uma pequena fração dos elétrons incidentes no alvo aproxima-se dos núcleos dos átomos, que constituem o alvo. Eles podem perder, de uma só vez, uma fração considerável de sua energia, emitindo um fóton de raio x. em outras palavras, um fóton de raio X é criado quando um elétron sofre uma desaceleração brusca devido à atração causada pelo campo coulombiano do núcleo.

Os raios X assim gerados são chamados de radiação de freamento, tradução da palavra Bremssthahlung, e podem ter qualquer energia, que depende do grau de aproximação do elétron do núcleo e da energia cinética do elétron. Assim, o espectro de raios X de freamento é contínuo, ou seja, os fótons de raios X podem ter qualquer energia.

Energia Cinética K

K (elétron) = e . V = E máx do fóton = h . f = h. c / λ min

• Onde, e é a carga do elétron • V é a diferença de potencial entre anodo e catodo• f é a frequência• λ é comprimento de onda da radiação X• h é a constante de planck = 6,63.10-34 J.s

Exemplos

1. Calcule a energia máxima do fóton e o comprimento de onda mínimo de um feixe de raios X produzidos quando a diferença de potencial aplicada entre os eletrodos do tubo de raios X for de 35 kV.

2. Calcule a energia máxima e o comprimento de onda mpnimo de um fóton produzido num tubo de raios X, quando a diferença de potencial entre seus eletrodos for de 40 kV.