História
Em 8 de novembro de 1895, o físico alemão Wilhelm Conrad Roentgen ao realizar experimentos com os raios catódicos, observou um novo tipo de radiação, ao qual chamou de raios X.
A descoberta ocorreu quando Röentgen estudava o fenômeno da luminescência produzida por raios catódicos num tubo de Crookes. Todo o aparato foi envolvido por uma caixa com um filme negro em seu interior e guardado numa câmara escura. Próximo à caixa, havia um pedaço de papel recoberto de platinocianeto de bário.
Röentgen percebeu que quando fornecia energia cinética aos elétrons do tubo, estes emitiam uma radiação que marcava a chapa fotográfica. Intrigado, resolveu colocar entre o tubo de raios catódicos e o papel fotográfico alguns corpos opacos à luz visível. Desta forma, observou que vários materiais opacos à luz diminuíam, mas não eliminavam a chegada desta estranha radiação até a placa de platinocianeto de bário. Isto indicava que a radiação possui alto poder de penetração. Após exaustivas experiências com objetos inanimados, Röntgen pediu à sua esposa que posicionasse sua mão entre o dispositivo e o papel fotográfico.
O resultado foi uma foto que revelou a estrutura óssea interna da mão humana. Essa foi a primeira radiografia, nome dado pelo cientista à sua descoberta em 8 de novembro de 1895 [1].
Os artigos abaixo possuem informações mais detalhadas sobre a descoberta de Roentgen:
- Early History of X Rays - http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/25/2/25-2-assmus.pdf (em inglês)
- A Descoberta dos Raios X: O Primeiro Comunicado de Rontgen - http://www.cepa.if.usp.br/e-fisica/apoio/historia/v20_372.pdf (em português)
Produção de raios X
Os raios X podem ser produzidos de duas maneiras:
1. Radiação de freamento: Em um tubo em vácuo, chamado Coolidge, o catodo é aquecido por uma determinada tensão, havendo a liberação de elétrons em direção ao anodo (alvo metálico, feito de tungstênio ou outros materiais). Nele os elétrons perdem sua energia cinética nas colisões, onde 95% é convertido em calor.
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| http://efisica.if.usp.br/moderna/raios-x/raios-x/ |
Os 5% restante são atraídos pelos núcleos atômicos do alvo, onde são freados bruscamente, emitindo um fóton de raios X.
Esses fótons podem ter um valor qualquer de energia, entre próximo de zero e um valor máximo proporcional a tensão aplicada no catodo.
Assim, sendo a energia de um fóton dada por
Temos um espectro continuo:
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| http://www.if.ufrgs.br/tex/fis142/fismod/mod05/m_s01.html |
2. Radiação característica: Neste caso temos um espectro característico.
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| http://www.if.ufrgs.br/tex/fis142/fismod/mod05/m_s01.html |
Ele surge na interação dos elétrons incidentes e os elétrons na orbita dos átomos do material do alvo. O fóton de raio X é produzido quando surge uma lacuna na camada interna do átomo do alvo, que é preenchida por um elétron da camada externa.
Neste outro vídeo uma animação ilustra os dois processos:
Referências:
[1] http://pt.wikipedia.org/wiki/Raios_X
[2] [1] OKUNO, Emico; CALDAS, Iberê L.; CHOW, Cecil. Física para ciências biológicas e biomédicas. São Paulo: Harbra, 1986
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