Física - Formação dos Raios X

Os raios X foram descobertos pelo físico alemão Wilhelm Conrad Roentgen, nascido em Lenep, Alemanha, em 1845. Roentgen trabalhava com descargas elétricas em tubos contendo gases em seu laboratório, na cidade de Wurzburg, Alemanha, em 8 de novembro de 1895, não imaginava que daria origem a uma nova ciência, a Radiologia.

A Produção dos Raios X:


A radiação X é uma radiação produzida artificialmente através de um artifício (tubo) que consta de acelerar cargas elétricas (elétrons) contra um material alvo metálico de alto número atômico (tungstênio), resultando desse choque a emissão de radiação eletromagnética na forma de raios X, caracterizada por frequência muito alta, pequeno comprimento de onda e alto poder de ionização.

Características dos Raios X:

- Os raios X são radiações eletromagnéticas;
- Se propagam no ar e/ou no vácuo com trajetória retilínea e com a velocidade da luz;
- Podem ser absorvidos (atenuados), espalhados e ultrapassar a matéria;
- Os feixes de raios X são distribuídos em pequenas quantidades de energia eletromagnética chamados de "fótons";
- São radiações artificiais e ionizantes.

Os Fenômenos de Formação dos Raios X:

No choque dos elétrons com o alvo de tungstênio a maioria da energia cinética é transformada em calor (99%), mas uma pequena parte (1%) produz raios X através de dois fenômenos:

- A Radiação característica;
- A Radiação de freamento ou efeito bremsstrahlung.

Aceleração dos elétrons no tubo para a formação dos raios X.

Radiação Característica:

A radiação característica ocorre quando o elétrons em movimento chocam-se com os elétrons da camada mais interna (camada K) do átomos do alvo de tungstênio no tubo de raios X e o desloca provocando a sua ejeção para fora do átomo, com isso a camada de energia que este elétron ocupava fica vaga. Este átomo agora ionizado precisa se estabilizar. Para isto um elétron de uma camada mais externa migra para a lacuna da camada mais interna, liberando neste processo uma determinada e bem precisa quantidade de fótons na forma de raios X.
O fenômeno é chamado de radiação característica, já que essa energia das camadas é particular de cada elemento, é possível descobrir qual é o elemento do alvo através da análise das energias dos fótons de raios X produzidos.

Fenômeno da radiação característica.

Radiação de Freamento ou Efeito Bremsstrahlung:


A expressão "bremsstrahlung" é orignário da palavra alemã "parar" ou "frear". Nos equipamentos de raios X, a desaceleração dos elétrons pode ocorrer principalmente no campo elétrico dos núcleos atômicos que constituem o elemento alvo, devido à atração coulombiana. Desta forma, os elétrons convertem sua energia cinética em radiação eletromagnética (raios X) por interação no campo nuclear.
Este processo é chamado de perda de energia por freamento ou "bremsstrahlung", e resulta na produção de fótons de alta energia. Quanto mais próxima a interação do elétron com o núcleo, maior será a probabilidade de emitir fótons de alta energia.

Fenômeno da radiação de freamento ou efeito bremsstrahlung.

Fonte: Apostila de Física das Radiações (com adaptações).