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Presentación sobre el tema: Rayos X

Diapositiva nº 1

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Descubrimiento de los rayos X A finales del siglo XIX, la descarga de gas a baja presión atrajo la atención de los físicos. En estas condiciones se crearon flujos de electrones muy rápidos en el tubo de descarga de gas. En aquella época se les llamaba rayos catódicos. La naturaleza de estos rayos aún no se ha establecido con certeza. Todo lo que se sabía era que estos rayos se originaban en el cátodo del tubo.

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Descubrimiento de los rayos X Mientras estudiaba los rayos catódicos, Roentgen notó que una placa fotográfica cerca del tubo de descarga estaba iluminada incluso cuando estaba envuelta en papel negro. Luego de esto, pudo observar otro fenómeno que realmente lo asombró. Una pantalla de papel humedecida con una solución de óxido de bario y platino comenzaba a brillar si se envolvía alrededor del tubo de descarga. Además, cuando Roentgen colocó su mano entre el tubo y la pantalla, las sombras oscuras de los huesos eran visibles en la pantalla contra el fondo de los contornos más claros de toda la mano. El científico se dio cuenta de que cuando el tubo de descarga estaba en funcionamiento, se generaba una radiación altamente penetrante hasta ahora desconocida. Los llamó rayos X. Posteriormente, detrás de esta radiación se estableció firmemente el término “rayos X”. Los rayos X descubrieron que aparecía nueva radiación en el lugar donde los rayos catódicos (corrientes de electrones rápidos) chocaban con la pared de vidrio del tubo. En este lugar el cristal brillaba con una luz verdosa. Experimentos posteriores demostraron que los rayos X se generan cuando los electrones rápidos son frenados por algún obstáculo, en particular electrodos metálicos.

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Propiedades de los rayos X Los rayos descubiertos por Roentgen actuaron sobre una placa fotográfica, provocaron la ionización del aire, pero no se reflejaron notablemente en ninguna sustancia y no experimentaron refracción. El campo electromagnético no tuvo ningún efecto sobre la dirección de su propagación. Inmediatamente surgió la suposición de que los rayos X son ondas electromagnéticas que se emiten cuando los electrones se desaceleran bruscamente. A diferencia de la luz visible y los rayos ultravioleta, los rayos X tienen una longitud de onda mucho más corta. Su longitud de onda es más corta cuanto mayor es la energía de los electrones que chocan con el obstáculo. El alto poder de penetración de los rayos X y sus otras características se deben precisamente a la longitud de onda corta. Pero esta hipótesis necesitaba pruebas, y las pruebas se obtuvieron 15 años después de la muerte de Roentgen.

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Difracción de rayos X Si los rayos X son ondas electromagnéticas, entonces deberían presentar difracción, un fenómeno común a todos los tipos de ondas. Primero, se hicieron pasar rayos X a través de rendijas muy estrechas en placas de plomo, pero no se pudo detectar nada parecido a la difracción. El físico alemán Max Laue sugirió que la longitud de onda de los rayos X era demasiado corta para detectar la difracción de estas ondas mediante obstáculos creados artificialmente. Después de todo, es imposible hacer rendijas de 10 a 8 cm de tamaño, ya que este es el tamaño de los átomos mismos. ¿Qué pasa si los rayos X tienen aproximadamente la misma longitud de onda? Entonces la única opción que queda es usar cristales. Son estructuras ordenadas en las que las distancias entre los átomos individuales son iguales en orden de magnitud al tamaño de los átomos mismos, es decir, 10-8 cm. Un cristal con su estructura periódica es ese dispositivo natural que inevitablemente debería causar una difracción de onda notable si el longitud, están cerca del tamaño de los átomos.

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Difracción de rayos X Se dirigió un haz estrecho de rayos X a un cristal detrás del cual se encontraba una placa fotográfica. El resultado estuvo totalmente acorde con las expectativas más optimistas. Junto con la gran mancha central, que fue producida por los rayos que se propagaban en línea recta, aparecieron pequeñas manchas regularmente espaciadas alrededor de la mancha central (Fig. 1). La aparición de estas manchas sólo podría explicarse por la difracción de los rayos X sobre la estructura ordenada del cristal. El estudio del patrón de difracción permitió determinar la longitud de onda de los rayos X. Resultó ser más pequeña que la longitud de onda de la radiación ultravioleta y en orden de magnitud era igual al tamaño de un átomo (10-8 cm).

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Aplicaciones de los rayos X Los rayos X han encontrado muchas aplicaciones prácticas muy importantes. En medicina se utilizan para realizar el diagnóstico correcto de una enfermedad, así como para tratar el cáncer. Las aplicaciones de los rayos X en la investigación científica son muy amplias. A partir del patrón de difracción producido por los rayos X cuando atraviesan cristales, es posible establecer el orden de disposición de los átomos en el espacio: la estructura de los cristales. Mediante el análisis de difracción de rayos X es posible descifrar la estructura de compuestos orgánicos complejos, incluidas las proteínas. En particular, se determinó la estructura de la molécula de hemoglobina, que contiene decenas de miles de átomos. Estos avances fueron posibles gracias a que la longitud de onda de los rayos X es muy corta, por lo que fue posible “ver” estructuras moleculares. Entre otras aplicaciones de los rayos X, destacamos la detección de defectos por rayos X, un método para detectar cavidades en piezas fundidas, grietas en rieles, comprobar la calidad de las soldaduras, etc. La detección de defectos por rayos X se basa en un cambio en la absorción de Radiografías en un producto si hay una cavidad o inclusiones extrañas en él.

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Diseño de tubos de rayos X Actualmente se han desarrollado dispositivos muy avanzados llamados tubos de rayos X para producir rayos X. En la Fig. La Figura 2 muestra un diagrama simplificado de un tubo de rayos X de electrones. El cátodo 1 es una hélice de tungsteno que emite electrones debido a la emisión termoiónica. El cilindro 3 concentra el flujo de electrones, que luego chocan con el electrodo metálico (ánodo) 2. Esto produce rayos X. El voltaje entre el ánodo y el cátodo alcanza varias decenas de kilovoltios. Se crea un vacío profundo en el tubo; la presión del gas en él no supera los 10-5 mm Hg. Arte. En los potentes tubos de rayos X, el ánodo se enfría con agua corriente, ya que cuando se desaceleran los electrones se libera una gran cantidad de calor. Sólo alrededor del 3% de la energía de los electrones se convierte en radiación útil.

Descripción de la presentación por diapositivas individuales:

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Era rara la persona que no pasaba por la sala de rayos X. Y las fotografías tomadas con rayos X son familiares para todos. La radiación de rayos X fue descubierta por el físico alemán W. Roentgen (1845-1923). Su nombre está inmortalizado en varios otros términos físicos asociados con esta radiación: el roentgen es la unidad internacional de dosis de radiación ionizante; una fotografía tomada con una máquina de rayos X se llama radiografía; El campo de la medicina radiológica que utiliza rayos X para diagnosticar y tratar enfermedades se llama radiología.

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Roentgen estableció además que la capacidad de penetración de los rayos desconocidos que descubrió, a los que llamó rayos X, dependía de la composición del material absorbente. También obtuvo una imagen de los huesos de su propia mano colocándola entre un tubo de descarga con rayos catódicos y una pantalla recubierta con cianoplatinito de bario. Roentgen descubrió la radiación en 1895 mientras era profesor de física en la Universidad de Würzburg. Mientras realizaba experimentos con rayos catódicos, notó que una pantalla ubicada cerca del tubo de vacío, cubierta con cianoplatinita de bario cristalina, brillaba intensamente, aunque el tubo en sí estaba cubierto con cartón negro. Así fue como el propio Roentgen iluminó su mano por primera vez en 1895.

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Nuevos rayos aparecieron en el llamado tubo de descarga, donde una corriente de partículas cargadas negativamente cayó, desacelerando, sobre el objetivo. Un poco más tarde resultó que estas partículas eran electrones. El propio Roentgen, sin saber de la existencia del electrón, no pudo explicar la naturaleza de los rayos descubiertos. Flujo de electrones Rayos X Radiación de rayos X, radiación electromagnética invisible al ojo con una longitud de onda de 10-7 - 10-14 m. Emitido durante la desaceleración de los electrones rápidos en una sustancia (espectro de bremsstrahlung) y durante las transiciones de electrones en un átomo desde las capas externas de electrones a las internas (espectro característico).

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Al descubrimiento de Roentgen le siguieron experimentos de otros investigadores que descubrieron muchas propiedades y aplicaciones nuevas de esta radiación. Una contribución importante la hicieron M. Laue, W. Friedrich y P. Knipping, quienes demostraron en 1912 la difracción de la radiación de rayos X al atravesar un cristal; W. Coolidge, quien en 1913 inventó un tubo de rayos X de alto vacío con un cátodo calentado; G. Moseley, quien estableció en 1913 la relación entre la longitud de onda de la radiación y el número atómico de un elemento; G. y L. Bragg, que recibieron el Premio Nobel en 1915 por desarrollar los fundamentos del análisis estructural de rayos X.

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Fuentes de radiación de rayos X: tubos de rayos X, aceleradores de electrones, láseres, corona solar, cuerpos celestes.

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Propiedades de la radiación de rayos X Tiene gran poder de penetración, Provoca luminiscencia, Influye activamente en las células de un organismo vivo, Capaz de provocar ionización de gas y efecto fotoeléctrico, Interactúa con los átomos de la red cristalina, Se observa interferencia y difracción en la red cristalina , Casi no se refracta ni refleja. La irradiación en dosis altas provoca enfermedad por radiación.

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La radiación de rayos X es invisible para el ojo, por lo que todas las observaciones se realizan mediante pantallas fluorescentes o películas fotográficas. Receptores de rayos X: películas fotográficas, pantallas de rayos X, etc. Penetra a través de algunos materiales opacos. Se utiliza en medicina, detección de defectos, análisis espectral y estructural.

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Al igual que la luz visible, los rayos X hacen que la película fotográfica se vuelva negra. Esta propiedad es importante para la medicina, la industria y la investigación científica. Al atravesar el objeto en estudio y luego caer sobre la película fotográfica, la radiación de rayos X refleja en él su estructura interna. Dado que el poder de penetración de la radiación de rayos X varía según el material, las partes del objeto que le son menos transparentes producen en la fotografía áreas más claras que aquellas a través de las cuales la radiación penetra bien. Por tanto, el tejido óseo es menos transparente a los rayos X que el tejido que forma la piel y los órganos internos. Por lo tanto, en una radiografía, los huesos aparecerán como áreas más claras y el lugar de la fractura, que es más transparente a la radiación, se puede detectar con bastante facilidad. Los rayos X también se utilizan en odontología para detectar caries y abscesos en las raíces de los dientes, y en la industria para detectar grietas en piezas fundidas, plásticos y cauchos.

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Los rayos X se utilizan en química para analizar compuestos y en física para estudiar la estructura de los cristales. Un haz de rayos X que atraviesa un compuesto químico produce una radiación secundaria característica, cuyo análisis espectroscópico permite al químico determinar la composición del compuesto. Cuando un haz de rayos X incide sobre una sustancia cristalina, los átomos del cristal lo dispersan, dando una imagen clara y regular de manchas y rayas en una placa fotográfica, lo que permite establecer la estructura interna del cristal. . El uso de rayos X en el tratamiento del cáncer se basa en el hecho de que mata las células cancerosas. Sin embargo, también puede tener efectos indeseables en las células normales. Por lo tanto, se debe extremar la precaución al utilizar rayos X de esta manera. La radiación de rayos X también se utiliza en historia del arte y medicina forense.

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OBTENCIÓN DE RADIACIÓN DE RAYOS X La radiación de rayos X se produce cuando los electrones que se mueven a altas velocidades interactúan con la materia. Cuando los electrones chocan con átomos de cualquier sustancia, rápidamente pierden su energía cinética. En este caso, la mayor parte se convierte en calor y una pequeña fracción, normalmente menos del 1%, se convierte en energía de rayos X. Esta energía se libera en forma de cuantos: partículas llamadas fotones, que tienen energía pero cuya masa en reposo es cero. Los fotones de rayos X se diferencian por su energía, que es inversamente proporcional a su longitud de onda. El método convencional de producción de rayos X produce una amplia gama de longitudes de onda, lo que se denomina espectro de rayos X.

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Si un electrón choca con un núcleo relativamente pesado, se desacelera y su energía cinética se libera en forma de un fotón de rayos X de aproximadamente la misma energía. Si pasa volando por el núcleo, perderá solo una parte de su energía y el resto se transferirá a otros átomos que se crucen en su camino. Cada acto de pérdida de energía conduce a la emisión de un fotón con cierta energía. Aparece un espectro de rayos X continuo, cuyo límite superior corresponde a la energía del electrón más rápido. La radiación de rayos X se puede obtener no sólo mediante bombardeo de electrones, sino también irradiando un objetivo con radiación de rayos X de otra fuente. Sin embargo, en este caso la mayor parte de la energía del haz incidente pasa al espectro característico de rayos X y una proporción muy pequeña cae al espectro continuo. Es evidente que el haz de radiación de rayos X incidente debe contener fotones cuya energía sea suficiente para excitar las líneas características del elemento bombardeado. El alto porcentaje de energía por espectro característico hace que este método de excitación de radiación de rayos X sea conveniente para la investigación científica.

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Otro uso importante de los rayos X es la astronomía. Es difícil detectar esta radiación en la Tierra debido a la absorción en la atmósfera. Pero cuando los instrumentos comenzaron a elevarse en cohetes y satélites, registraron la radiación de rayos X del Sol y las estrellas. Lo principal es que logramos captar esos rayos de objetos celestes previamente desconocidos: los púlsares. Son como faros de rayos X que nos llegan desde las lejanas extensiones del espacio.

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1. Partido. 1. V. Roentgen descubrió nueva radiación mientras investigaba... 2. Estos rayos aparecieron en... 3. El científico observó... 4. V. Roentgen estableció que cuando funciona un tubo de descarga de gas, A. aparece en el Ánodo del tubo de descarga de gas. B. Vidrio donde lo impactan los rayos catódicos. El brillo de una pantalla humedecida con una solución de óxido de bario y platino ubicada cerca del tubo. G. Rayos catódicos. D. Radiación previamente desconocida con alto poder de penetración. E. Radiación de rayos X (rayos X). 2. Partido. 1. B. Roentgen descubrió que surge nueva radiación en... 2. Experimentos posteriores mostraron qué son los rayos catódicos. 3. Se descubrió que los rayos X surgen de... A. Corrientes de electrones muy rápidos. B. Cátodo del tubo de descarga de gas. Frenado de electrones por cualquier obstáculo. D. Radiación previamente desconocida con alto poder de penetración. D. Ánodo del tubo de descarga de gas. E. Aceleración de electrones por un campo eléctrico. La figura muestra un diagrama de un tubo de rayos X. establecer una coincidencia. 1. Los electrones libres aparecen en el tubo como resultado de... 2. La aceleración de los electrones cuando se mueven hacia el ánodo ocurre bajo la influencia de... 3. Se aplica un potencial positivo a... 4. El voltaje entre los electrodos del tubo de rayos X alcanzan... 5. Para aumentar el camino libre medio del electrón, la presión del gas en el tubo de rayos X debe ser igual al campo eléctrico. B. Emisión termoiónica. Ánodo. G. 104 V. D. Cátodo. E. Muy bajo. F. 103 V. 3. Bajo.

Descubrimiento de los rayos X Los rayos X fueron descubiertos en 1895 por el físico alemán Wilhelm Roentgen. Roentgen sabía observar, sabía notar algo nuevo donde muchos científicos antes que él no habían descubierto nada notable. Este regalo especial le ayudó a hacer un descubrimiento extraordinario. A finales del siglo XIX, la descarga de gas a baja presión llamó la atención de los físicos. En estas condiciones se crearon flujos de electrones muy rápidos en el tubo de descarga de gas. En aquella época se les llamaba rayos catódicos. La naturaleza de estos rayos aún no se ha establecido con certeza. Todo lo que se sabía era que estos rayos se originaban en el cátodo del tubo. Habiendo comenzado a estudiar los rayos catódicos, Roentgen pronto notó que la placa fotográfica cerca del tubo de descarga estaba sobreexpuesta incluso cuando estaba envuelta en papel negro. Luego de esto, pudo observar otro fenómeno que realmente lo asombró. Una pantalla de papel humedecida con una solución de óxido de bario y platino comenzaba a brillar si se envolvía alrededor del tubo de descarga. Además, cuando Roentgen colocó su mano entre el tubo y la pantalla, las sombras oscuras de los huesos eran visibles en la pantalla contra el fondo de los contornos más claros de toda la mano.

Descubrimiento de los rayos X El científico se dio cuenta de que cuando el tubo de descarga funciona, aparece una radiación altamente penetrante hasta ahora desconocida. Los llamó rayos X. Posteriormente, detrás de esta radiación se estableció firmemente el término “rayos X”. Los rayos X descubrieron que aparecía nueva radiación en el lugar donde los rayos catódicos (corrientes de electrones rápidos) chocaban con la pared de vidrio del tubo. En este lugar el cristal brillaba con una luz verdosa. Experimentos posteriores demostraron que los rayos X se generan cuando los electrones rápidos son frenados por algún obstáculo, en particular electrodos metálicos.

Propiedades de los rayos X Los rayos descubiertos por los rayos X actuaron sobre una placa fotográfica, provocaron la ionización del aire, pero no se reflejaron notablemente en ninguna sustancia y no sufrieron refracción. El campo electromagnético no tuvo ningún efecto sobre la dirección de su propagación.

Propiedades de los rayos X Inmediatamente surgió la suposición de que los rayos X son ondas electromagnéticas que se emiten cuando los electrones se desaceleran bruscamente. A diferencia de la luz visible y los rayos ultravioleta, los rayos X tienen una longitud de onda mucho más corta. Su longitud de onda es más corta cuanto mayor es la energía de los electrones que chocan con el obstáculo. El alto poder de penetración de los rayos X y sus otras características se deben precisamente a la longitud de onda corta. Pero esta hipótesis necesitaba pruebas, y las pruebas se obtuvieron 15 años después de la muerte de Roentgen.

Difracción de rayos X Si los rayos X son ondas electromagnéticas, entonces deberían presentar difracción, un fenómeno común a todos los tipos de ondas. Primero, se hicieron pasar rayos X a través de rendijas muy estrechas en placas de plomo, pero no se pudo detectar nada parecido a la difracción. El físico alemán Max Laue sugirió que la longitud de onda de los rayos X era demasiado corta para detectar la difracción de estas ondas mediante obstáculos creados artificialmente. Después de todo, es imposible hacer rendijas de 10 a 8 cm, ya que este es el tamaño de los átomos mismos. ¿Qué pasa si las radiografías tienen aproximadamente la misma longitud total? Entonces la única opción que queda es usar cristales. Son estructuras ordenadas en las que las distancias entre los átomos individuales son iguales en orden de magnitud al tamaño de los átomos mismos, es decir, 10 -8 cm. Un cristal con su estructura periódica es ese dispositivo natural que inevitablemente debería causar una difracción de onda notable si el longitud, están cerca del tamaño de los átomos.

Difracción de rayos X Así, se dirigió un haz estrecho de rayos X al cristal, detrás del cual se encontraba una placa fotográfica. El resultado estuvo totalmente acorde con las expectativas más optimistas. Junto con la gran mancha central, que era producida por los rayos que se propagaban en línea recta, aparecieron pequeñas manchas regularmente espaciadas alrededor de la mancha central (Fig. 50). La aparición de estas manchas sólo podría explicarse por la difracción de los rayos X sobre la estructura ordenada del cristal. El estudio del patrón de difracción permitió determinar la longitud de onda de los rayos X. Resultó ser menor que la longitud de onda de la radiación ultravioleta y en orden de magnitud era igual al tamaño de un átomo (10 -8 cm).

Aplicaciones de los rayos X Los rayos X han encontrado muchas aplicaciones prácticas muy importantes. En medicina se utilizan para realizar el diagnóstico correcto de una enfermedad, así como para tratar el cáncer. Las aplicaciones de los rayos X en la investigación científica son muy amplias. A partir del patrón de difracción producido por los rayos X cuando atraviesan cristales, es posible establecer el orden de disposición de los átomos en el espacio: la estructura de los cristales. No resultó muy difícil hacer esto con sustancias cristalinas inorgánicas. Pero con la ayuda del análisis de difracción de rayos X es posible descifrar la estructura de compuestos orgánicos complejos, incluidas las proteínas. En particular, se determinó la estructura de la molécula de hemoglobina, que contiene decenas de miles de átomos.

Un poco de historia... 4 “Envíeme unos rayos en un sobre” Un año después del descubrimiento de los rayos X, Roentgen recibió una carta de un marinero inglés “Señor, desde la guerra tengo una bala clavada en el pecho, pero no pueden quitarlo porque no es visible. Y entonces escuché que encontraste rayos a través de los cuales se puede ver mi bala. Si es posible, envíame unos rayos en un sobre, los médicos encontrarán la bala y te devolveré los rayos”. La respuesta de Roentgen fue la siguiente: “Por el momento no tengo tantos rayos. Pero si no te resulta difícil, envíame tu cofre, encontraré la bala y te lo devolveré”. Contenido.

En el cuerpo humano... 5 En el cuerpo humano, los rayos X se absorben con mayor intensidad en los huesos, que son relativamente densos y contienen muchos átomos de calcio. Cuando los rayos atraviesan los huesos, la intensidad de la radiación disminuye a la mitad cada 1,5 cm. La sangre, los músculos, la grasa y el tracto gastrointestinal absorben mucho menos los rayos X. El aire de los pulmones es el que menos radiación retiene. Por lo tanto, los huesos en las radiografías proyectan una sombra sobre la película y en estos lugares permanece transparente. Donde los rayos lograron iluminar la película, se oscurece y los médicos ven al paciente "de principio a fin". Contenido

Hoy en día... 6 Hoy en día, los exámenes radiológicos se realizan en la mayoría de los casos sin película fotográfica y la radiación que atraviesa al paciente se hace visible mediante fósforos especiales. Este método, llamado fluorografía, permite reducir varias veces la intensidad de la radiación durante el examen y hacerlo seguro. Contenido

Daño y beneficio... 8 Daño: Los datos de muchos estudios muestran que solo el 1% de las personas pueden resultar perjudicadas por los rayos X. Si lo hace con mucha frecuencia, pueden aparecer tumores que se harán sentir después de varias décadas. Sin embargo, para hacer esto, deberá someterse a este procedimiento al menos varias veces a la semana durante muchos años seguidos.

Daño y beneficio... 9 Daño: El efecto de los rayos X en el cuerpo está determinado por el nivel de dosis de radiación y depende del órgano irradiado. Por ejemplo, las enfermedades de la sangre son causadas por la irradiación de la médula ósea y las enfermedades genéticas son causadas por la irradiación de los órganos genitales. También son posibles cambios temporales en la composición de la sangre después de una pequeña dosis de radiación y cambios irreversibles en su composición con grandes dosis de radiación. Contenido

Fuentes... 10 Las fuentes de radiación de rayos X son un tubo de rayos X, algunos isótopos radiactivos, aceleradores (betatrón - acelerador de electrones cíclico) y dispositivos de almacenamiento de electrones (radiación sincrotrón), láseres, etc. Las fuentes naturales de rayos X son el Sol y otros objetos espaciales. Contenido

Aplicaciones... 11 Los rayos X han encontrado muchas aplicaciones prácticas muy importantes. En medicina se utilizan para realizar el diagnóstico correcto de una enfermedad, así como para tratar el cáncer. Las aplicaciones de los rayos X en la investigación científica son muy amplias. Con su ayuda, es posible determinar la disposición de los átomos en el espacio, la estructura de los cristales, y descifrar la estructura de los compuestos orgánicos más complejos, incluidas las proteínas.

Tubo de rayos X... 15 Ilustración esquemática de un tubo de rayos X. X rayos X, cátodo K, ánodo A (a veces llamado anticatodo), disipador de calor C, voltaje del filamento del cátodo Uh, voltaje de aceleración Ua, entrada de refrigeración por agua Win, salida de refrigeración por agua Wout.

Tubo de rayos X... 16 Los rayos X surgen de una fuerte aceleración de partículas cargadas (bremsstrahlung) o de transiciones de alta energía en las capas electrónicas de átomos o moléculas. Ambos efectos se utilizan en los tubos de rayos X. Los principales elementos estructurales de dichos tubos son un cátodo y un ánodo de metal. Contenido

Efectos biológicos... 17 La radiación de rayos X es ionizante. Afecta los tejidos de los organismos vivos y puede provocar enfermedades por radiación, quemaduras por radiación y tumores malignos. Por este motivo, se deben tomar medidas de protección al trabajar con rayos X. Se cree que el daño es directamente proporcional a la dosis de radiación absorbida. La radiación de rayos X es un factor mutagénico. Contenido

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Los rayos X son ondas electromagnéticas cuya energía de los fotones se encuentra en la escala de las ondas electromagnéticas entre la radiación ultravioleta y la radiación gamma. Los rangos de energía de los rayos X y la radiación gamma se superponen en un amplio rango de energía. Ambos tipos de radiación son radiaciones electromagnéticas y, con la misma energía fotónica, son equivalentes. La diferencia terminológica radica en el método de aparición: los rayos X se emiten con la participación de electrones, mientras que la radiación gamma se emite en los procesos de desexcitación de los núcleos atómicos.

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Tubos de rayos X Los rayos X surgen de la fuerte aceleración de partículas cargadas o de transiciones de alta energía en las capas electrónicas de átomos o moléculas. Ambos efectos se utilizan en tubos de rayos X.

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Los principales elementos estructurales de dichos tubos son un cátodo y un ánodo de metal. En los tubos de rayos X, los electrones emitidos por el cátodo son acelerados por la diferencia de potencial eléctrico entre el ánodo y el cátodo y chocan contra el ánodo, donde se desaceleran bruscamente. En este caso, debido a la bremsstrahlung, se genera radiación de rayos X y, al mismo tiempo, se eliminan electrones de las capas electrónicas internas de los átomos del ánodo. Los espacios vacíos de las capas están ocupados por otros electrones del átomo. Actualmente, los ánodos están fabricados principalmente de cerámica, siendo la parte donde inciden los electrones de molibdeno o cobre. Durante el proceso de aceleración-desaceleración, sólo alrededor del 1% de la energía cinética del electrón se convierte en radiación de rayos X, el 99% de la energía se convierte en calor.

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Aceleradores de partículas La radiación de rayos X también se puede producir en aceleradores de partículas cargadas. La llamada radiación sincrotrón se produce cuando un haz de partículas se desvía en un campo magnético, lo que hace que experimenten una aceleración en una dirección perpendicular a su movimiento. La radiación sincrotrón tiene un espectro continuo con un límite superior. Con los parámetros seleccionados adecuadamente, también se pueden obtener rayos X en el espectro de la radiación sincrotrón.

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Interacción con la materia La longitud de onda de los rayos X es comparable al tamaño de los átomos, por lo que no existe ningún material con el que se pueda fabricar una lente de rayos X. Además, cuando inciden perpendicularmente sobre una superficie, los rayos X casi no se reflejan. A pesar de ello, en la óptica de rayos X se han encontrado métodos para construir elementos ópticos para rayos X. En particular, resultó que el diamante los refleja bien.

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Los rayos X pueden penetrar la materia y diferentes sustancias los absorben de manera diferente. La absorción de rayos X es su propiedad más importante en la fotografía de rayos X. La intensidad de los rayos X disminuye exponencialmente dependiendo del camino recorrido en la capa absorbente (I = I0e-kd, donde d es el espesor de la capa, el coeficiente k es proporcional a Z³λ³, Z es el número atómico del elemento, λ es la longitud de onda).

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La absorción se produce como resultado de la fotoabsorción (fotoefecto) y la dispersión de Compton:

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La radiación de rayos X es ionizante. Afecta los tejidos de los organismos vivos y puede provocar enfermedades por radiación, quemaduras por radiación y tumores malignos. Por este motivo, se deben tomar medidas de protección al trabajar con rayos X. Se cree que el daño es directamente proporcional a la dosis de radiación absorbida. La radiación de rayos X es un factor mutagénico. efectos biológicos