Raio X: Como funciona?

   Foi durante um experimento estudando a luminescência produzida por um tubo de raios catódicos que o físico alemão Wilhelm Conrad Rontgen verificou pela primeira vez o raio X. Próximo ao equipamento da experiência, Rontgen deixou um papel recoberto com material sensível à luz. Quando ligava o tubo, o papel ficava marcado. Isso deixou o cientista intrigado, fazendo com que colocasse corpos opacos entre a fonte emissora e o papel fotossensível. (Lembre-se de que materiais opacos transmitem parcialmente a luz.) Com esse teste, ele percebeu que o papel ficava marcado com regiões escuras e claras, mostrando a silhueta do corpo exposto à fonte. Então, ele chegou à conclusão de que havia uma radiação sendo emitida com um alto poder de penetração. Como essa radiação era desconhecida, foi chamada de raio X, por ser uma incógnita até então.

   Após vários testes com objetos inanimados, Rontgen pediu à esposa que posicionasse a mão entre o dispositivo e o papel fotográfico. O resultado foi uma foto revelando a estrutura óssea de uma mão humana. Essa foi a primeira radiografia humana. O termo radiografia foi dado pelo cientista à sua descoberta feita em 8 de novembro de 1895. Em um tempo mais a frente alguns cientistas perceberam que um tempo elevado de exposição à nova radiação, provocava vermelhidão na pele e ulcerações se não houvesse proteção. A curiosidade da primeira radiografia humana é que a mão da esposa de Rontgem ficou exposta sob radiação durante quinze minutos com o equipamento ligado. Isso hoje não aconteceria, pois segundo os atuais indicadores máximos de exposição, a mão estaria recebendo altas doses de radiação.

   Mas como o raio X é produzido? A resposta para isso é a utilização de um tubo de raio catódico, que nada mais é do que um tubo de vidro com duas placas metálicas opostas, ligadas a uma fonte que produz movimento de elétrons entre as placas. Uma placa metálica é chamada de ânodo e a outra de catodo, o ânodo é a placa negativa e o catodo a positiva.

Tubo de raio X. Por Anders Sandberg.

  Como uma válvula termiônica, o tubo de raio catódico ainda possui um catodo incandescente que gera um fluxo de elétrons de elevada energia. Estes são acelerados pela grande diferença de potencial e atingem os átomos do ânodo.

   É mais comum o ânodo ser confeccionado em tungstênio. A escolha desse material é devida a sua elevada temperatura de fusão, cerca de 3 mil graus Celsius. Além disso, tem um bom número atômico, útil para fornecer muitos átomos facilitando maior número de colisões. Para não fundir, o dispositivo necessita ser resfriado através de um bloco de cobre que se estende até o exterior do tubo e está imerso em óleo.

   Quando são acelerados, os elétrons ganham energia e vão em direção a um alvo, ao atingi-lo, são bruscamente freados, perdendo uma parte da energia adquirida durante a aceleração. Como resultado das colisões e da frenagem,  a energia é transferida dos elétrons para os átomos do elemento alvo.

Radiografia de mão humana

   O raio X é utilizado em diversas áreas como medicina, indústria e pesquisas, além de sua importância nos diversos segmentos da sociedade, a descoberta de Rontgen também inspirou a criação de equipamentos mais sofisticados como os de ressonância magnética por exemplo. Outro fator importante é que, as máquinas de raio X diminuiram de tamanho e ficaram mais portáteis, como podemos ver no vídeo acima. Para contemplar o grande estudo feito por Rontgen, em 1901, ele foi laureado com o Prêmio Nobel. Convicto de que a ciência deve estar em função da sociedade e não do lucro doou o prêmio em dinheiro à universidade onde trabalhava, além de não registrar nenhuma patente de seu trabalho sobre raio X.

Fonte: Blog da Física