Raio X história

O Raio X

História

O objeto que escolhemos estuda para esse trabalho foi o Raio X. Ele foi descoberto pelo acadêmico Wilhelm Conrad Röntgen que, mesmo após se formar em engenharia em 1866, se dedicou a física experimental em seu doutorado desde 1869. Dedicado a fenômenos delicados, investigou a eletricidade dos cristais, o efeito Kerr, a propriedade elástica da borracha, o efeito de pressão na viscosidade dos líquidos e dentre outros. Porém, em Würzburg, que Röntgen descobriu o raio X, em 1895 aos 50 anos de idade. E com essa descoberta, chegou a receber o Premio Nobel de Física pelos 60 trabalhos publicados em sua vida e três curtos artigos sobre os raios-X. A descoberta aconteceu devido a sua curiosidade sobre a propagação dos raios catódicos fora do tubo de Crookes, criado por William Crookes, começou a investigar sobre isso. Ao cair da tarde de oito de Novembro de 1895, Röntgen envolveu o tubo que testava com uma cobertura de papelão preto e, por algum tempo, ficou observando as descargas elétricas que lhe aplicava. Ao se acostumar à visão no escuro, Röntgen percebeu que um cartão de platino cianeto de bário brilhava rapidamente durante as descargas. Com isso percebeu que os raios catódicos não saiam do tubo e, portanto, não poderiam estar provocando tal fenômeno. O acadêmico deduziu que um novo tipo de raio podia ser o responsável pelo fenômeno. Nas semanas seguintes passou a viver em seu laboratório e tomava notas constantes. À medida que investigava muitas das propriedades dos novos raios que ele os designou temporariamente de raios-X, utilizando a designação matemática para algo desconhecido. Com o tempo, Röentgen concluiu que quando fornecia energia cinética aos elétrons do tubo, estes emitiam uma radiação que marcava a chapa fotográfica. Intrigado, resolveu colocar entre o tubo de raios catódicos e o papel fotográfico alguns corpos opacos à luz visível. Desta forma, observou que vários materiais opacos à luz diminuíam, mas não eliminavam a chegada desta estranha radiação até a placa de platino cianeto de bário. Isto indicava que a radiação possuía alto poder de penetração. Após exaustivas experiências com objetos inanimados, Röntgen pediu à sua esposa que posicionasse sua mão entre o dispositivo e o papel fotográfico. O resultado final foi uma foto que revelou a estrutura óssea interna da mão humana. Posteriormente à descoberta do novo tipo de radiação, cientistas perceberam que esta causava vermelhidão da pele, ulcerações e empolamento para quem se expusesse sem nenhum tipo de proteção. Em casos mais graves, poderia causar sérias lesões cancerígenas, necrose e leucemia, e morte.

Fenômenos físicos e funcionamento do Raio-X

Como explicado no blog por Cristian Lima, fisicamente, raios X são formas de ondas de energia eletromagnética carregadas por partículas chamadas fótons. A única diferença entre raios X e raios de luz visível é a energia dos fótons, que possuem um comprimento de onda dos raios mais curto. Nossos olhos são sensíveis ao comprimento de onda da luz visível, mas não ao comprimento de onda tão curto quanto o raio x, por isso não o enxergamos. Os fótons são produzidos pelo movimento dos elétrons nos átomos. Os elétrons ocupam níveis de energia diferentes ou orbitais, ao redor do núcleo do átomo. Quando um elétron passa para orbital menor precisa liberar energia, e ela é liberada na forma de um fóton. A energia do fóton depende do quanto o elétron decaiu entre os orbitais. Quando um fóton colide com outro átomo, esse átomo pode absorver a energia do fóton promovendo o elétron para um nível de energia mais alto. Para isto acontecer, a energia do fóton tem que combinar com a diferença de energia entre as duas posições do elétron. Senão, o fóton não pode deslocar elétrons entre os orbitais.

Os átomos do nosso corpo absorvem bem fótons de luz visível. A energia dos fótons combina com as diferenças de energia entre as posições dos elétrons. Ao contrário das ondas de rádio que, conseguem passar pela maioria dos materiais por não terem energia suficiente para mover elétrons entre orbitais em átomos maiores, os fótons de raios X também passam através de vários objetos, mas por outra razão: eles têm muita energia.

Eles podem, também, arrancar um elétron de um átomo. Uma parte da energia do fóton dos raios X trabalha para separar o elétron do átomo e o restante é usado para fazê-lo se movimentar fora do átomo. Um átomo maior tem mais chances de absorver um fóton de raios X desta maneira, porque em átomos maiores as diferenças de energia entre os orbitais são maiores e essa energia se ajusta melhor com a energia do fóton. Átomos menores, em que os orbitais dos elétrons estão separados por níveis de energia relativamente baixos, têm menos chances de absorver fótons de raios X.

Os tecidos macios do seu corpo são feitos de átomos menores e por isso não absorvem