Funcionamento do tubo de raio x

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

FUNCIONAMENTO DE UM TUBO DE RAIOS-X

Definição

Os raios-X são emissões eletromagnéticas semelhantes à luz visível, embora possuam um comprimento de onda muito menor (de 0,05 Å até 1nm). A geração desta energia eletromagnética se deve à transição de elétrons nos átomos, ou da desaceleração de partículas carregadas. Contudo, como toda energiaeletromagnética de natureza ondulatória, eles podem sofrer interferências, polarizações, refrações, difrações e reflexões.
Os raios X foram descobertos pelo físico alemão Wilhelm Röntgen, em 8 de novembro de 1895. Porém, pouco se sabia a respeito de sua constituição.
No início do século XX foram encontradas evidências experimentais de que os raios-X seriam formados por partículas. Noentanto, para a surpresa da comunidade científica, em 1912, Walther Friedrich e Paul Knipping realizaram um experimento no qual conseguiram fazer um feixe de raios-X atravessarem um cristal, produzindo interferência, da mesma forma que ocorre com a luz. Com isso, os raios-X passaram a ser considerados ondas eletromagnéticas. Porém, por volta de 1920, experimentos realizados apontavam para umcomportamento corpuscular nos mesmos.
O físico Louis de Broglie tentou resolver este aparente conflito no comportamento dos raios-X. Combinando as equações de Planck e de Einstein (E = h∙ν = m∙c²), chegou à conclusão de que "tudo o que é dotado de energia vibra, e há uma onda associada a qualquer coisa que tenha massa".
Funcionamento
Os aparelhos geradores de raios-X são constituídos detrês componentes fundamentais: o tubo de raios-X, o gerador de alta voltagem e o painel de controle. Consiste em um tubo de vidro denominado ampola no qual se faz vácuo e que contém no seu interior um catodo incandescente que gera um fluxo de elétrons de alta energia que são acelerados pela diferença de potencial, atingindo o ânodo. Ao atingi-lo, são bruscamente freados, perdendo uma parte da energiaadquirida durante a aceleração, sendo esta, transferida para os átomos do elemento alvo que se aquece bruscamente devido à energia do feixe eletrônico dissipada nele. Sua função também é de promover isolamento térmico e elétrico entre as partes. Possui uma janela com espessura menor do que o resto da ampola e pela qual passa o feixe útil com o mínimo de absorção possível. O tubo e colocado dentrode uma calota protetora revestida de chumbo, chamado de cabeçote a fim de reduzir a radiação espalhada.
O cabeçote contém a ampola e demais acessórios. É geralmente de alumínio ou cobre cuja função é de blindar radiação de fuga. Possui uma janela radiotransparente por onde passa o feixe. O espaço é preenchido com óleo que atua como isolante elétrico e térmico. É no cabeçote que seencontram os seguintes componentes:

• Catodo: e o lado negativo do tubo de raios X. Divide-se em duas partes: filamento e focalizador. O filamento é um fio de tungstênio (Z = 74) com a forma de espiral, que emite elétrons devido ao seu aquecimento.
• Focalizador: e utilizado para evitar a dispersão dos elétrons produzidos no filamento. Muitos tubos de raios X possuem dois focos, um pequenochamado de foco fino e um grande chamado de foco grosso. Em geral, o foco fino tem comprimento entre 0,3 e 1,0mm e o foco grosso tem comprimento entre 1,3 e 1,5 cm.
• Anodo: e o lado positivo do tubo de raios X. Existem dois tipos de anodos: anodo fixo que é utilizado em tubos de baixas correntes (equipamentos odontológicos e equipamentos transportáveis) e anodo rotatório que e utilizado emtubos de raios X de alta intensidade.

As formas de colisão do feixe eletrônico no alvo dão-se em diferentes níveis energéticos devido às variações das colisões ocorridas. Como existem várias formas possíveis de colisão devido à angulação de trajetória, o elétron não chega a perder a totalidade da energia adquirida num único choque, ocorrendo então a geração de um amplo espectro de radiação...
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