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F í s i c a Experimental V

Produção d e RX e Interação d e

RX com Matéria

• F é l i x G u i l l e r m o

G o n z a l e z H e r n a n d e z

• Tu l i o C a r v a l h o

1 º S e m e s t e / 2 0 2 3

Aula 1

Abril 2023

R o e n t g e n e a d e s c o b e r t a d o s Raios-X

sses raios no lado

Em 8 de novembro de 1895, o professor e físico alemão Wilhelm Conrad Roentgen em homenagem ao pesquisador britânico William Crookes (1845-1923) trabalhava em seu escuro laboratório de Wurzburg. Seus experimentos focavam o fenômeno da luz e outras emissões geradas pela descarga de corrente elétrica em tubos de vidro a vácuo. Estes tubos, conhecidos genericamente como “ampola de Crookes”, (1832-1919), já estavam largamente disponíveis. Roentgen estava interessado nos raios catódicos e analisava o alcance de de fora da ampola.

Para sua surpresa, Roentgen notara que quando sua ampola, embalada por uma caixa de papelão, era carregada, um objeto posto no outro lado da sala começava a brilhar. Era uma tela revestida de platinocianato de bário colocada a uma distância tal que seria impossível a interação com os raios catódicos emitidos pela ampola.

A famosa radiografia da mão da esposa de Roentgen, realizada em 22 de dezembro de 1895 e enviada ao Físico Franz Exner em Viena. Esta é tradicionalmente conhecida ser “a primeira radiografia”.

Raios X

1901 - Wilhelm Röntgen

“em reconhecimento pelos extraordinários serviços que ele possibilitou pela descoberta dos notáveis raios que subsequentemente levaram seu nome ”

1914 - Max von Lawe

“por sua descoberta da difração de raios X por cristais”

1915 - Sir William Henry Bragg & William Lawrence Bragg

“por seus serviços na análise da estrutura cristalina por meio de raios X”

Prêmios Nobel de Física

• estrutura de biomoléculas
• confirmação da estrutura da penicilina
• estrutura da vitamina B12 (prêmio

Nobel de química de 1964)

• estrutura da insulina

Dorothy Crowfoot Hodgkin

Molecular model of penicillin by Hodgkin, c. 1945 Molecular structure of Vitamin B12 as established by Hodgkin

E o que são os Raios – X???

E como são produzidos os Raios – X

num tubo???

catodo

anodo

Ef < Ei

Produção de raios-X

ScatLering: Particle• Zc • , ./.

• No caso do nosso

aparato experimental: £; = eV

• Portant o , se o

eletron perder toda sua ene rg

a, ou se

Ja, Ef = 0, tem-se?

Incidenl Elect ron Energy= E "

12

→ freamento

Comportamento ondulatório

Comportamento corpuscular

Como sao produzidos

os raios-X?

• E. O que sao OS

p1cos que as vezes

aparecem na

emissao de raios-X?

• Eles correspondem

a transi oes entre

nfveis de energia

dos at

omos que

compoem o

anteparo onde

incide OS eletrons

n • 1

Increasing energy of orbits

Aphoton is emtted with energy E • hf

15

Absorção e emissão de energia em transições que resultam no espectro característico. É utilizada a notação espectroscópica: n = 1 é camada K; n = 2, camada L ... A estrutura fina dos níveis de energia não é mostrada

L i n h a s ca racte rís tica s!

Nomenclatura: Picos K → decaimento do elétron de uma camada mais externa para a camada K (n=1) Picos L → decaimento do elétron de uma camada mais externa para a camada L (n=2) α → decaimento para um nível em seguida do outro β →decaimento para dois níveis em seguida do outro

E(Kβ) E>(Kα))> E(Kα))

Produção de Raios – X

l (^) m i n

E (Kα) = 17,4 keV

E (Kβ) = 19,6 keV

Difração de RX em cristais

• (^) Lei de Bragg (^) n λ = 2 d senθ (^) n = ordem de difração

Lembre que E = hc/λ E^ [ eV^ ]^ =^

12398,

λ [ Å ]