1. Tema:
Radiația X
Realizat de Isbășoiu Valentin Robert
Clasa a XII-a Științe
Profesor coordonator: Ghiță Apostol
Proiect la fizică
Liceul ”Marin Preda”
2. Radiația (razele) X sau radiația (razele) Röntgen sunt
radiații electromagnetice ionizante, cu lungimi de undă
mici, cuprinse între 0,1 și 100 Å (ångström).
În timpul unor experimente, fizicianul german Wilhelm
Conrad Röntgen, bombardând un corp metalic cu electroni
rapizi, a descoperit că acesta emite radiații foarte
penetrante, radiații pe care le-a denumit raze
X (descoperire realizată în anul 1895). Radiațiile X au fost
numite mai târziu radiații Roentgen sau Röntgen.
Aparat Rontgen
3. Razele X se pot obține în tuburi electronice vidate, în
care electronii emiși de un catod incandescent sunt accelerați
de câmpul electric dintre catod si anod (anticatod). Electronii cu
viteză mare ciocnesc anticatodul care emite radiații X.
Electronii rapizi care ciocnesc anticatodul interacționează cu
atomii acestuia în două moduri:
Electronii, având viteză mare, trec prin învelișul de electroni al
atomilor anticatodului și se apropie de nucleu. Nucleul, fiind
pozitiv, îi deviază de la direcția lor inițială. Când electronii se
îndepartează de nucleu, ei sunt frânați de câmpul electric al
nucleului; în acest proces se emit radiații X.
La trecerea prin învelișul de electroni al atomilor
anticatodului, electronii rapizi pot ciocni electronii atomilor
acestuia. În urma ciocnirii, un electron de pe un strat interior
(de exemplu de pe stratul K) poate fi dislocat. Locul rămas
vacant este ocupat de un electron aflat pe straturile următoare
(de exemplu de pe straturile L, M sau N). Rearanjarea
electronilor atomilor anticatodului este însoțită de emisia
radiațiilor X.
4.
5. Proprietățile radiațiilor X
Ele prezintă următoarele proprietăți:
în vid ele se propagă cu viteza luminii;
impresionează plăcile fotografice;
nu sunt deviate de câmpuri electrice și magnetice;
produc fluorescența unor substanțe (emisie de lumină); Exemple de substanțe
fluorescente: silicat de zinc, sulfurǎ de cadmiu, sulfurǎ de zinc, care emit lumina
galben-verzuie.
sunt invizibile, adică spre deosebire de lumină, nu impresionează ochiul omului;
pătrund cu ușurință prin unele substanțe opace pentru lumină, de exemplu prin
corpul omenesc, lamele metalice cu densitate mică, hârtie, lemn, sticlă ș.a., dar
sunt absorbite de metale cu densitatea mare (de exemplu: plumb). Puterea lor de
pătrundere depinde de masa atomică și grosimea substanței prin care trec.
ionizeazǎ gazele prin care trec. Numǎrul de ioni produși indica intensitatea
radiațiilor. Pe această proprietate se bazeazǎ funcționarea detectoarelor de radiații.
au acțiune fiziologicǎ, distrugând celulele organice, fiind, în general, nocive pentru
om. Pe această proprietate se bazeazǎ folosirea lor în tratamentul tumorilor
canceroase, pentru distrugerea țesuturilor bolnave.
6. Radiatiile X sunt radiatii electromagnetice cu o putere de penetrare
indirect proportionala cu lungimea de unda. Cu cat lungimea de unda este mai
mica, cu atat puterea de penetrare este mai mare. Razele mai lungi, apropiate
de banda razelor ultraviolete sunt cunoscute sub denumirea de radiatii
moi.Razele mai scurte , apropiate de radiatiile gama, se numesc raze x dure.
Radiatiile X se produc cand electronii cu viteza mare lovesc un obiect
material. O mare parte din energia electronilor se transforma in caldura iar
restul se transforma in raze x, producand modificari in atomii tintei, ca rezultat
al impactului.Radiatia emisa nu este monocromatica ci este compusa dintr-o
gama larga de lungimi de unda.
Primul tub care a produs raze X a fost conceput de fizicianul William
Crookes. Cu un tub de sticla partial vidat, continand doi electrozi prin care
trece curent electric. Ca rezultat al ionizarii, ionii pozitivi lovesc catodul si
provoaca iesirea electronilor din catod. Acesti electroni, sub forma unui
fascicul de raze catodice, bombardeaza peretii de sticla ai tubului si rezulta
razele X. Acest tub produce numai raze X moi, cu energie scazuta.
7. Urmatoarea imbunatatire a fost realizata de William David Coolidge
in 1913 prin inventarea tubului de raze X cu catod incalzit. Tubul este
vacuumat iar catodul emite electroni prin incalzire cu un curent electric auxiliar.
Cauza emiterii electronilor nu este bombardarea cu ioni, ca in cazurile
precedente. Accelerarea procesului de emitere a electronilor se face prin
aplicarea unui current electric de inalta tensiune, prin tub. Cu cat creste
voltajul, scade lungimea de unda a radiatiei.
Fizicianul american Arthur Holly Compton (1892 - 1962), laureat al
Premiului Nobel, prin studiile sale a descoperit asa numitul effect Compton in
anul 1922. Teoria sa demonstreaza ca lungimile de unda ale radiatiilor X si
gama cresc atunci cand fotonii care le formeaza se ciocnesc de electroni.
Fenomenul demonstreaza si natura corpusculara a razelor X.
