Raios X
Na Galipedia, a wikipedia en galego.
Os raios X son emisións electromagnéticas de natureza semellante á luz visíbel. A súa lonxitude de onda vai de 0,05 angströn ata centeas de angströms.
O espectro de lonxitudes de onda utilizábel é o correspondente a aproximadamente entre 5 picómetros e 10 nanómetros. A enerxía dos fotóns é de orde do keV (kilo elétron-volt), entre algúns keV e algunhas centenas de keV. A xeración desta enerxía electromagnética débese á transición de electróns nos átomos, ou da desaceleración de partículas cargadas.
Como toda enerxía electromagnética de natureza ondulatoria, os raios X sofren interferencia, polarización, refracción, difracción, reflexión, entre outros efectos. Aínda que de lonxitude de onda moito maior, a súa natureza electromagnética é idéntica á da luz.
Índice |
[editar] Historia
[editar] A busca
O escocés James Clerk Maxwell (1831-1879), no século XIX, previu a existencia e a natureza das ondas electromagnéticas, que inclúen ata a luz visíbel.
En 1887, o alemán Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894), produciu as primeiras ondas electromagnéticas artificiais (ondas de radio), usando consellos de Hermann von Helmholtz (1821-1894). Entre outras cousas, Helmholtz suxeriu que unha radiación electromagnética de alta frecuencia debería interaxir fracamente coa materia, á semellanza das ondas sonoras nun instrumento de cordas. Suxeriu tamén que estas ondas poderían ser moi penetrantes.
Helmholtz chegou a indicar o instrumento adecuado para producir esas ondas penetrantes: a ampola de Crookes, chamada na época tubo de Crookes, onde eran xerados os misteriosos raios catódicos.
Moitos científicos na Europa comezaron a procurar ese tipo de radiación. Entre eles, o maior especialista en raios catódicos da Alemaña, Philipp Lenard (1862-1947).
A dificuldade na época, é que non se dispuña dun método de detección que mostrase se de feito existían tales radiacións.
[editar] A descuberta
Foi Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) quen descubriu e batizou os Raios X, alén de facer a primeira radiografía da historia. Isto ocorreu cando Röntgen estudaba o fenómeno da luminecencia producida por raios catódicos nun tubo de Crookes. Este dispositivo, foi envolvido por unha caixa de papelón negro e gardado nunha cámara escura. Próximo á caixa, había un pedazo de papel recuberto de platinocianeto de bario.
Conrad Röntgen percebeu que, cando fornecía corrente eléctrica aos eléctrons do tubo, este, emitía unha radiación que velaba a chapa fotográfica, intrigado, resolveu intercalar entre o dispositivo e o papel fotográfico, corpos opacos á luz visíbel. Desta forma obtivo probas de que varios materiais opacos á luz diminuían, mais non eliminaban a emisión desta estraña irradiación inducida polo raio de luz invisíbel, entón descoñecido.
Isto indicaba que a enerxía atravesaba facilmente os obxectos, e se comportaba como a luz visíbel. Despois de exaustivas experiencias con obxectos inanimados, Röntgen resolveu pedir para súa esposa por a man entre o dispositivo e o papel fotográfico. A foto revelou a estrutura ósea interna da man humana, con todas as súas formacións óseas, foi a primeira chapa de raios X, nome dado polo científico á súa descuberta en 8 de novembro de 1895.
[editar] Características
[editar] Produción
O dispositivo que xera Raios X chámase de tubo de Coolidge. Da mesma forma que unha válvula termiónica, este compoñente é un tubo oco e evacuado, aínda posúe un catodo incandecente que xera un fluxo de elétrons de alta enerxía. Estes aceleranse por unha grande diferenza de potencial e atinxe ao ánodo ou placa.
O ánodo é oco e confeccionado en tungstenio. A razón deste tipo de construción é a xeración de calor polo proceso de criación dos raios X. Para non fundir, o dispositivo necesita de arrefriamento a través da circulación de óleo.
Ao acelerarse, os eléctrons gañan enerxía e direcionanse contra un branco, ao atinxilo son bruscamente freados perdendo unha parte da enerxía adquirida durante a aceleración. O resultado das colisións e da frenaxe é a enerxía transferida dos elétrons para os átomos do elemento branco. Este se aquece bruscamente, pois en torno do 99% da enerxía do feixe eletrónico disípase nel.
A brusca desaceleración dunha carga eletrónica xera a emisión dun pulso de radiación electromagnética. A este efecto se dá o nome de Bremsstrahlung, que significa radiación de freo.
As formas de colisión do feixe eletrónico no branco se dan en diferentes niveis enerxeticos debido ás variacións das colisións ocorridas. Como existen varias formas posíbeis de colisión debida angulación de traxectoria, o elétron non chega a perder a totalidade da enerxía adquirida nun único choque, ocorrendo entón a xeración dun amplo espectro de radiación cuxa gama de frecuencias é bastante larga, ou con diversos lonxitudes de onda. Estes dependen da enerxía inicial do feixe eletrónico incidente. Este é o motivo polo cal existe a necesidade de millares de volts de potencial de aceleración para a produción dos Raios X.
[editar] Detección
A detección dos raios X pode ser feita de diversas maneiras, a principal é a impresión de chapas fotográficas que permite o uso medicinal e industrial a través das radiografías. Outras formas de detección son polo aquecemento de elementos a base de chumbo, que xeron imaxes termográficas, o aquecemento de láminas de chumbo para medir a súa intensidade, alén de elementos que posúen gases no seu interior á exemplo da válvula Xeixer-Müller utilizada para a detección de radiación ionizante e radiación non ionizante.
[editar] Usos
[editar] Medicina
Na medicina os raios X utilizanse nas análises das condicións dos órganos internos, investigacións de fraturas, tratamento de tumores, cáncer, doenzas óseas, etc.
Con finalidades terapéuticas os raios X utilizanse cunha irradiación aproximada de cinco mil röntxes, sobre pequenas áreas do corpo, por pequeno espazo de tempo.
[editar] Exposición
A tolerancia do organismo humano á exposición aos raios X é de 0,1 röntgen por día no máximo en toda a superficie corpórea. A radiación dun röntgen produce en 1,938x10 − 3 gramos de ar, a liberación por ionización, dunha carga eléctrica de 3,33x10 − 3C.
No ser humano a exposición demorada aos raios X poderá causar vermellidón da pel, ulceracións e empolamento. En casos máis graves de exposición poderá causar serias lesións canceríxenas, morte das células e leucemía.
[editar] Investigación de materiais
Na industria, os raios X utilizanse no exame de fraturas de pezas, condicións de fundición, alén doutros empregos correlatos. Nos laboratorios de análises físico químicas os Raios X ten largo espectro de utilización.
[editar] Natureza electromagnética
Os raios X se propagan á velocidade da luz, como calquera radiación electromagnética están suxeitos aos fenómenos de refración, difración, reflexión, polarización, interferencia e atenuación. A súa penetrancia nos materiais é relevante, pois todas as substancias son transparentes aos Raios X en maior ou menor grao.
En algunhas substancias como compostos de calcio e platinocianeto de bario, os raios X xeron luminecencia. Esta radiación ioniza os gases por onde pasa. A exemplo da luz visíbel, non se desvía pola acción de campos eléctricos ou magnéticos. Se desloca en liña recta, vela chapas fotográficas, alén de descarregar os obxectos carregados eletricamente, calquera que sexa a polaridade.
| Espectro electromagnético |
|---|
| Ondas de radio | Microondas | Infravermello | Espectro visible | Ultravioleta | Raios X | Raios gamma |
| Espectro visible(luz): Vermello | Laranxa | Amarelo | Verde | Azul | Violeta |
