Os raios X são basicamente o resultado da interação entre elétrons e átomos. Estes elétrons são capturados pela rede atômica num processo de frenagem, e consequente emissão de radiação.
Isto ocorre quando os elétrons, se movimentando a altas velocidades, atingem um eletrodo metálico. O resultado desta interação é a produção de pulsos eletromagnéticos de alta frequência, decorrentes da interação abrupta entre os elétrons e os obstáculos. Estes pulsos eletromagnéticos se diferem da luz visível apenas no comprimento de onda, fator responsável pelo seu alto poder de penetração. Graças a isto, os raios X são capazes de atravessar tecidos de baixa densidade como a carne humana, mas não tecidos de densidade maior, como o tecido ósseo. Tal observação foi importante para descrever os raios X e identificar suas características.
Mais tarde, esta descoberta acabou contribuindo diretamente na medicina, onde os raios X são úteis para detectar anormalidades na estrutura óssea e de tecidos do corpo humano, como mostra a figura 01.
Figura 01: representação gráfica da aplicação dos raios X na medicina para visualizar a estrutura óssea
Para se conseguir produzir os primeiros raios X da história, o cientista Wilhelm Konrad Roentgen (1845 – 1923) construiu um aparato constituído por um cátodo com potencial negativo que seria aquecido pra favorecer a emissão dos elétrons com altas velocidades em direção ao ânodo metálico de potencial positivo. Estes elétrons são acelerados por uma diferença de potencial da ordem de milhares de volts e atingem o ânodo, conforme mostra a figura 02.
Figura 02: método usado por Roentgen, composto de um eletrodo negativo responsável pela emissão dos elétrons contra o eletrodo positivo, numa câmara de vácuo, devido a uma diferença de potencial entre ambos
A diferença entre a energia cinética inicial K e a energia cinética final K’ do elétron seria igual à energia do fóton emitido, dada por:
hf = K – K’
E o comprimento de onda do fóton emitido pelo ânodo é dado por:
h.c/λ = K – K’
São infinitos os comprimentos de onda possíveis, uma vez que em cada colisão o elétron perde uma quantidade de energia cinética diferente. Foi atribuído inicialmente o nome bremstrahlung, onde brems significa frenagem, ou desaceleração, e strahlung significa radiação, então esta palavra composta quer dizer frenagem da radiação.
Referências bibliográficas
EISBERG, Robert RESNICK, Robert. Física Quântica – Átomos, Moléculas,
Sólidos, Núcleos e Partículas. Tradução de Paulo Costa Ribeiro, Ênio Costa
da Silveira e Marta Feijó Barroso. Rio de Janeiro:Campus, 1979
ROENTGEN, Wilhelm Konrad, Biografias, sala de Física. Disponível em:
(http://geocities.ws/saladefisica9/biografias/roentgen.html)