Raio X

O que é raio X?

O raio X é um tipo de radiação eletromagnética com frequências superiores às radiações ultravioletas, ou seja, maiores que 1018 Hz. A Descoberta do raio X e a primeira radiografia da história ocorreram em 1895, pelo físico alemão Wilheelm Conrad Rontgen, fato esse que lhe rendeu o prêmio Nobel de física em 1901. Foi durante o estudo da luminescência por raios catódicos num tubo de Crookes que Conrad descobriu esse raio. A denominação “raio X” foi usada por Conrad porque ele não conhecia a natureza da luz que ele tinha acabado de descobrir, ou seja, para ele tratava-se de um raio desconhecido.

Os raios X são obtidos através de um aparelho chamado de Tubo de Coolidge. Esse é um tubo oco, evacuado e que contém um cátodo em seu interior. Quando esse cátodo é aquecido por uma corrente elétrica, que é fornecida por um gerador, ele emite grande quantidade de elétrons que são fortemente atraídos pelo ânodo, chegando a este com grande energia cinética. Quando eles se chocam com o ânodo, transferem energia para os elétrons que estão nos átomos dos ânodos. Os elétrons com energia são acelerados e então emitem ondas eletromagnéticas que são os raios X.

Através de estudos sobre os raios X, Rontgen verificou que os mesmos têm a propriedade de atravessar materiais de baixa densidade, como os músculos, por exemplo, e são absorvidos por materiais com densidades mais elevadas como, por exemplo, os ossos. Foi em razão dessa descoberta que esses raios passaram a ser largamente utilizados para realização de radiografias. Hoje o raio X possui vasto campo de aplicação, além da aplicação nas radiografias. São utilizados, por exemplo, no tratamento de câncer, na pesquisa de estrutura cristalina dos sólidos, na indústria e em muitos outros campos da ciência e da tecnologia.

Os raios X propagam-se com a velocidade da luz e, como qualquer outra onda eletromagnética, esses raios estão sempre sujeitos aos fenômenos da refração, reflexão, difração, polarização e interferência.

Vale lembrar que, assim como outras coisas, esse raio possui ações benéficas e maléficas. A exposição demorada desse raio no corpo humano pode causar sérios danos à saúde como, por exemplo, lesões cancerígenas, morte de células, leucemia, entre outros.

A descoberta

Ao fim da tarde de 8 de novembro de 1895, quando todos já tinham acabado o seu dia de trabalho, o físico alemão Wilhelm Conrad Roentgen(1845-1923) continuava no seu pequeno laboratório, na companhia do seu ajudante, que o observava atentamente. Enquanto Roentgen, naquele laboratório escurecido, estava absorto com a observação da condução de eletricidade através de um tubo de Crookes, o seu ajudante, em grande estado de excitação e nervosismo, chamou-lhe a atenção: "Professor, observe o écran!" - terá dito.

Nas proximidades do tubo de vácuo havia uma tela coberta com platino cianeto de bário, sobre a qual se encontrava projetada uma inesperada luminosidade, resultante da fluorescência do material. Roentgen girou a tela, de modo que a face sem o material fluorescente ficasse de frente para o tubo de Crookes; ainda assim ele observou a fluorescência.

Foi então que resolveu colocar sua mão na frente do tubo, e, inesperadamente, pôde observar os seus ossos, projetados no écran.

Roentgen observava, pela primeira vez, aquilo que passou a ser denominado como raios X.

O parágrafo acima pode ser uma dramatização do que realmente ocorreu naquele dia, mas o fato que a história registra é que esta fantástica descoberta teve uma estrondosa repercussão, não apenas na comunidade científica, como também nos meios de comunicação de massa. Por exemplo, em 1896, alguns meses após a descoberta, aproximadamente 49 livros e panfletos e 1.000 artigos já teriam sido publicados sobre o assunto. Um levantamento feito por Jauncey no jornal norte-americano St. Louis Post-Dispatch, mostra que, entre 7 de janeiro e 16 de março de 1896, catorze notas foram publicadas sobre a descoberta e outros estudos relacionados.

Leis da radioatividade

Observações:

• Um elemento só é dito radioativo se o isótopo mais abundante desse elemento for radioativo.

• Os isótopos radioativos de qualquer elemento são chamados de radioisótopos

• A radioatividade é uma propriedade essencialmente nuclear, não dependendo de estado físico ou químico do isótopo radioativo.

• As partículas emitidas por elementos radioativos recebem o nome de alfa (α), beta (β) e gama (γ).

• Na radiação sempre há modificações no núcleo atômico.

Emissões Alfa

Beta

Gama

Características São partículas pesadas com carga elétrica positiva (2 prótons e 2 nêutrons). São partículas leves com carga elétrica negativa e massa desprezível. São radiações eletromagnéticas semelhantes aos raios-X. Não possuem carga elétrica e não possuem massa.

velocidade Inicial: de 10000 até 30000 km/s. Média: 20000 km/s ou 5% da velocidade da luz. Inicial: variando entre 100000 e 290000 km/s. Atinge 95% da velocidade da luz. Possuem velocidade da luz, ou seja, aproximadamente 300000 km/s.

Poder de penetração Pequeno. São detidas por uma camada de7 cm de ar, uma folha de papel ou chapa de alumínio de 0,06 mm. Médio. São de 50 a 100 vezes mais penetrante que as partículas de α. São detidas por chapa de alumínio de1 cm ou uma chapa de chumbo de2 mm. Alto. São mais penetrantes que os raios-X, pois possuem comprimentos de onda bem menores (entre 0,1 e 0,001 Ǻ) são detidas por placas de chumbo de5 cm.

Danos ao ser humano Alto. A partícula α captura 2 elétrons do meio ambiente, transformando se em um átomo do hélio. Médio. Como as partículas β possuem a carga elétrica (em módulo) menor que a das partículas α, a ionização que provocam é menor. Pequeno. O poder de ionização depende quase que exclusivamente da carga elétrica, por isso a radiação γ praticamente não forma íons.

As leis da desintegração radioativa

1° LEI DA RADIOATIVIDADE 2° LEI DA RADIOATIVIDADE RADIAÇÃO GAMA

Quando um átomo emite uma partícula a, seu Z diminui em 2 unidades e seu A diminui em 4. Quando um átomo emite uma partícula b, seu Z aumenta de 1 unidade e seu A permanece constante. Por serem ondas magnéticas, apresentam cargas e massas nulas.

Cinética das Emissões Radioativas

Tempo de meia-vida

Quando um radionuclídeo emite partículas alfa ou beta, ele se transforma como sabemos, em outro nuclídeo diferente. Assim, à medida que o tempo passa, a quantidade de radionuclídeo vai diminuindo. Tempo de meia-vida ou período de semidesintegração (representado por t1/2 ou P) é o tempo necessário para que metade da quantidade de um radionuclídeo presente em uma amostra sofra decaimento radioativo. Quando a massa de um radioisótopo se reduz à metade, também se reduzem à metade o número de átomos, a quantidade em mols e a atividade radioativa (desintegrações por segundo) desse radioisótopo.O tempo de meia-vida é uma característica de cada radionuclídeo e não depende da quantidade inicial do radionuclídeo nem de fatores como pressão, temperatura e composição química do material (lembre-se de que radioatividade é um fenômeno nuclear, e não químico).

Graficamente, podemos representar o processo de decaimento radioativo através da chamada curva exponencial de decaimento: