Definição e propriedades dos raios X (radiação X)

Raios-X ou radiação-X fazem parte do sistema eletromagnético espectro com mais curto comprimentos de onda (superior frequência) do que luz visível. O comprimento de onda da radiação X varia de 0,01 a 10 nanômetros ou frequências de 3 × 10¹⁶ Hz a 3 × 10¹⁹ Hz. Isso coloca o comprimento de onda dos raios X entre a luz ultravioleta e os raios gama. A distinção entre raios-x e raios gama pode ser baseada no comprimento de onda ou na fonte de radiação. Às vezes, a radiação x é considerada radiação emitida por elétrons, enquanto a radiação gama é emitida pelo núcleo atômico.

O cientista alemão Wilhelm Röntgen foi o primeiro a estudar raios-x (1895), embora não tenha sido a primeira pessoa a observá-los. Foram observados raios X emanados de tubos de Crookes, que foram inventados por volta de 1875. Röntgen chamou a luz de "radiação X" para indicar que era um tipo anteriormente desconhecido. Às vezes o radiação é chamado de radiação Röntgen ou Roentgen, em homenagem ao cientista. As grafias aceitas incluem raios-x, raios-x, raios-x e raios-X (e radiação).

O termo raio-x também é usado para se referir a uma imagem radiográfica formada usando radiação-x e ao método usado para produzir a imagem.

Os raios X variam em energia de 100 eV a 100 keV (abaixo do comprimento de onda de 0,2–0,1 nm). Raios-x rígidos são aqueles com energias de fótons superiores a 5-10 keV. Radiografias suaves são aquelas com menor energia. O comprimento de onda dos raios X rígidos é comparável ao diâmetro de um átomo. Os raios X rígidos têm energia suficiente para penetrar na matéria, enquanto os raios X macios são absorvidos no ar ou penetram na água a uma profundidade de cerca de 1 micrômetro.

Os raios X podem ser emitidos sempre que partículas carregadas com energia suficiente atingirem a matéria. Elétrons acelerados são usados ​​para produzir radiação x em um tubo de raio-x, que é um tubo de vácuo com um cátodo quente e um alvo de metal. Prótons ou outros íons positivos também podem ser usados. Por exemplo, a emissão de raios-X induzida por prótons é uma técnica analítica. As fontes naturais de radiação x incluem gás radônio, outros radioisótopos, raios e raios cósmicos.

As três maneiras pelas quais os raios X interagem com a matéria são: Efeito Compton, Espalhamento de Rayleigh e fotoabsorção. O espalhamento de Compton é a interação principal que envolve raios-X duros de alta energia, enquanto a fotoabsorção é a interação dominante com raios-X macios e raios-X de menor energia. Qualquer raio-x possui energia suficiente para superar a energia de ligação entre átomos nas moléculas, portanto o efeito depende da composição elementar da matéria e não de suas propriedades químicas.

A maioria das pessoas está familiarizada com os raios X devido ao seu uso em imagens médicas, mas existem muitas outras aplicações da radiação:

Na medicina diagnóstica, os raios X são usados ​​para visualizar as estruturas ósseas. A radiação x dura é usada para minimizar a absorção de raios-x de baixa energia. Um filtro é colocado sobre o tubo de raios-x para impedir a transmissão da radiação de menor energia. O alto massa atômica de átomos de cálcio nos dentes e ossos absorve a radiação x, permitindo que a maioria das outras radiações passem pelo corpo. Tomografia computadorizada (tomografia computadorizada), fluoroscopia e radioterapia são outras técnicas de diagnóstico por radiação x. Os raios X também podem ser usados ​​para técnicas terapêuticas, como tratamentos contra o câncer.

Os raios X são utilizados para cristalografia, astronomia, microscopia, radiografia industrial, segurança aeroportuária, espectroscopia, fluorescência e implodir dispositivos de fissão. Raios-X podem ser usados ​​para criar arte e também para analisar pinturas. Os usos proibidos incluem a remoção de pelos por raios-x e fluoroscópios para calçados, ambos populares na década de 1920.

Os raios X são uma forma de radiação ionizante, capaz de quebrar ligações químicas e ionizar átomos. Quando os raios X foram descobertos, as pessoas sofreram queimaduras por radiação e queda de cabelo. Houve até relatos de mortes. Embora a doença da radiação seja amplamente uma coisa do passado, os raios X médicos são uma fonte significativa de exposição à radiação, representando cerca de metade da exposição total à radiação de todas as fontes nos EUA em 2006. Há desacordo sobre a dose que apresenta um risco, em parte porque o risco depende de vários fatores. É claro que a radiação x é capaz de causar danos genéticos que podem levar ao câncer e a problemas de desenvolvimento. O maior risco é para um feto ou criança.

Enquanto os raios-x estão fora do espectro visível, é possível ver o brilho das moléculas de ar ionizadas em torno de um intenso raio de raios-x. Também é possível "ver" raios-x se uma fonte forte for vista por um olho adaptado à escuridão. O mecanismo para esse fenômeno permanece inexplicável (e o experimento é muito perigoso para ser realizado). Os primeiros pesquisadores relataram ter visto um brilho azul acinzentado que parecia vir de dentro dos olhos.

A exposição à radiação médica da população dos EUA aumentou muito desde o início dos anos 80, Science Daily, 5 de março de 2009. Recuperado em 4 de julho de 2017.