RESUMO - PRODUÇÃO DE RAIO X

Os raios X foram descobertos em 8 de novembro de 1895, quando o físico alemão Wilhelm Conrad Roentgen realizava experimentos com os raios catódicos. A história é apresentada no texto A Descoberta dos Raios X. Neste capítulo trataremos dos conceitos básicos envolvidos com a produção e alguns tipos de aplicações dos raios X na física e na ciência dos materiais. Não trataremos da primeira e mais importante aplicação, qual seja a obtenção de radiografias com os raios X.

Tubo de Coolidge

Os raios X são produzidos quando elétrons negativos (alta velocidade) bombardeiam um anteparo e são freados subitamente ao repouso. Isso acontece dentro de um pequeno envoltório de vidro a vácuo chamado de ampola de raios X.

O choque do feixe de elétrons (que saem do catodo com energia de dezenas de KeV) com o anodo (alvo) produz dois tipos de raios X. Um deles constitui o espectro contínuo, e resulta da desaceleração do elétron durante a penetração no anodo. O outro tipo é o raio X característico do material do anodo. Assim, cada espectro de raios X é a superposição de um espectro contínuo e de uma série de linhas espectrais características do anodo.
Vejamos alguns espectros contínuos obtidos com um anodo de tungstênio. Os potenciais usados para acelerar o feixe de elétrons são indicados ao lado da curva correspondente.

Características principais e exigências de uma ampola de raios X

-O cátodo (negativo) consiste em um filamento aquecido de tungstênio que proporciona a fonte de elétrons. O ânodo (positivo) consiste em um anteparo (um pequeno pedaço de tungstênio) colocado em um bloco de cobre em face angulada que permite a dissipação do calor. O dispositivo focalizado aponta o feixe de elétrons para a área focal no anteparo. A alta voltagem (Kilovoltagem, kV) conectada entre o cátodo e o ânodo acelera os elétrons do filamento negativo para o anteparo positivo. É também referida como kVp ou Kilovoltagem pico. A corrente (miliamperagem, mA) flui do cátodo para o ânodo. É a medida da quantidade de elétrons que estão sendo acelerados. Um revestimento de chumbo absorve os raios X não desejáveis como uma medida de proteção à radiação, uma vez que os raios X são emitidos em todas as direções. Óleo circundante facilita a dissipação do calor.

Considerações práticas

A produção de raios X pode ser resumida com a seguinte sequência de eventos: O filamento é eletricamente aquecido e uma nuvem de elétrons é produzida ao seu redor; A alta voltagem (diferença de potencial) no tubo acelera os elétrons a uma velocidade muito grande em direção ao ânodo; O dispositivo focalizador aponta o feixe de elétrons para a área focal no anteparo;-Os elétrons bombardeiam o anteparo e são freados subitamente ao repouso;-A energia perdida pelos elétrons é transferida em calor (cerca de 99%) ou raios X (cerca de 1%); O calor produzido é removido e dissipado em todas as direções pelo bloco de cobre e pelo óleo circundante;-Os raios X são emitidos em todas as direções a partir do anteparo. Aqueles que atravessam a pequena janela no revestimento de chumbo constituem o feixe usado para propósito de diagnóstico.

Interações dos raios X em Nível Atômico

Existem quatro principais interações em nível atômico, dependendo da energia do fóton incidente:
 Espalhamento não modificado ou coerente - espalhamento puro.

Efeito fotoelétrico - absorção pura.
Efeito compton - espalhamento e absorção.
Produção par - pura absorção.