Transcript Radiația X - fizica-mv

Elevii:
Boldan Emil
Paușan Adrian
Flonta Ovidiu
Catana Cătalin
Clasa a-XII a D
Wilhelm Conrad Röntgen((1845-1923)
În anul 1901 a fost distins cu Premiul Nobel pentru
fizica .
Prima radiografie din lume a fost făcută la scurt
timp de către Röntgen, surprinzând pe clișeele
fotografice oasele și inelul unei mâinii a soției
sale.
Este legată de studiul descarcarilor electrice in gaze (tuburi Crookes)
La aplicarea unei tensiuni mari între cei doi
electrozi,campul electric accelereaza ionii de gaz
prezenți in numar mic in gazul rarefiat.
Ionii pozitivi sunt accelerati spre catod si in urma
ciocnirilor cu catodul,este creat un numar
suplimentar de electroni ,care sunt accelerați spre
anod.Iau naștere ,asfel, descărcari electrice ,insoțite
de fenomene luminoase in interiorul tubului.La
presiuni de ordinul 10 -2 Torr,fenomenele luminoase
în interiorul tubului dispar;pe peretele opus catodului
apare o luminescentă verzuie.
Ea este produsă de așa numitele “raze catodice”.
O hârtie acoperită cu o sare de bariu lumineaza la fiecare descarcare din tub ,daca acesta se
introduce intr-o cutie de carton negru.
Dacă in calea razelor emise de tub sunt puse
diferite obiecte:o scandură,o carte,o bucată
de ebonită,etc.,acestea lăsau radiațiile sa
treaca si luminescenta sarii de bariu
continuă.
Dacă in calea razelor se pune mana,pe hartia
acoperită cu sare de bariu apare conturul oaselor
acesteia.
Imaginea oaselor
mâinii soției lui
Roentgen
O radiografie a
mainii lui Rudolph
Albert von
Kölliker,realizata de
Roentgen in 1896
Razele emise de tuburile Crookes au urmatoarele proprietăți:
-provoaca luminescenta unor substanțe;
-impresionează plăcile fotografice;
-au putere mare de penetrare
-nu sunt deviate în câmpuri electrice si magnetice(deci nu sunt
formate din particule încarcate electric)
-se propagă cu viteza luminii
-sunt oprite de ecrane de plumb
Radiațiile X sunt radiații de tip electromagnetic ce caracterizează propagarea energiei sub formă de
unde electromagenetice.
Razele X sunt produse prin
intermediul electronilor ce
formează norul orbital al
atomilor.
Radiațiile X pot fii considerate ca
particule microscopice care au
proprietatea de a se deplasa cu viteza
luminii , nu au masă de repaus și nu sunt
incarcate cu sarcina electrică.
Spre deosebire de alte radiații de tip
electromagnetic (razele alfa și
gama),razele X au efect ionizant mult
mai redus și o distanță de penetrare a
materiei vii mult mai mare.
Spectrul radiațiilor electromagnetice este împărțit după criteriul lungimii de undă în câteva domenii,
de la frecvențele joase spre cele înalte:
-radiațiile (undele) radio
-microunde
-radiații infraroșii
-radiații luminoase
-radiații ultraviolete
-radiații X (Röntgen)
-radiații "γ" (gamma - literă greacă)
Pentru producerea radiațiilor X sunt necesare îndeplinirea a 4 condiții :
-Generarea de
electroni
-Accelerarea electronilor la viteze
mari
-Concentrarea
electronilor
-Frânarea bruscă a
electronilor
Electroni cu energie mare lovesc o țintă (metalica) unde o parte a energiei lor este
convertita in radiație.
Energie joasă
sau medie (10400keV)
Energie
înaltă
>1Me
Distribuția unghiulară : radiația X de
mare energie este direcționată
preponderent “înainte” , în timp ce
radiația X de energie joasă este emisă
in principal perpendicular pe
fasciculul incident de electroni.
Radiațiile X rezultate sunt emise în toate direcțiile și numai cele care trec prin fereastra cupolei
alcătuind radiația incidentă sunt utilizate pentru realizarea radiografiilor.
Radiațiile X sunt produse in tuburi de raze X (tuburi Coolidge-1913)
Dacă energia e- care bombardează ținta e
mica,spectrul radiației este continu,forma
acestuia este independentă de natura
anticatodului (depinde doar de tensiunea de
acelerare)
Daca e energia e- care bombardeaza ținta e
mare,radiația prezinta doua spectre:unul continuu si
unul de linii.Spectrul de linii depinde de natura
materialului tintei
Electronii cu viteză mare pot să treacă uşor prin învelişul electronic al atomilor şi să se apropie de
nucleu. Nucleul fiind încărcat pozitiv, va devia electronul de la direcţia sa iniţială obligându-l să
evolueze după o hiperbolă. În această mişcare el este frânat în câmpul nucleului şi emite fotoni.
Fotonii emişi de un ansamblu de electroni frânaţi pot avea avea orice energie între zero şi energia
maximă egală cu energia electronilor incidenţi. Spectrul radiaţiei de frânare este un spectru
continuu. Forma sa pentru diferite tensiuni de accelerare este dată în figura de mai sus. Se
reprezintă intensitatea radiaţiei în funcţie de lungimea de undă.
Energiei maxime a radiaţiei îi corespunde o lungime de undă minimă:
h max 
hc
min
 min 
hc
eU
Pe măsură ce creşte tensiunea de accelerare, limita spectrului continuu se deplasează spre
lungimi de undă mai mici. Limita şi forma spectrului continuu nu depind de natura
elementului anticatodului ci numai de tensiunea de accelerare.
Al doilea proces de emisie al radiaţiei X este cel în
care electronii cu energie cinetică mare pot ioniza
atomul scoţând un electron de pe un nivel interior.
Electronii atomului tind să se rearanjeze pentru a
aduce atomul în stare de energie minimă.
Se emit astfel fotoni cu energia bine determinată
caracteristică elementului ai cărui atomi au fost
excitaţi.
Energia radiaţiei este dată
de diferenţa de energie între
cele două nivele între care
are loc tranziţia, conform
postulatului lui Bohr.
Lungimea de undă a radiaţiei caracteristice se poate calcula cu legea lui Moseley :
1
1 1
 R( Z   ) 2  ( 2  2 )

n k
-unde R este constanta lui Rydberg, Z este numărul atomic al elementului emiţător, n şi k
numerele cuantice principale ale nivelelor între care are loc tranziţia, este o constantă,
numită constantă de ecran care se determină experimental.
Frecvenţele emise depind prin Z de tipul elementului emiţător. Această dependenţă a adus
spectrului de linii al radiaţiei X, denumirea de spectru caracteristic.
Între mecanismul de emisie al spectrului luminos nu este mare diferenţă ; spectrele de raze X
au frecvenţe mai mari deoarece se emit prin dezexcitare pe nivelele interioare şi sunt mai
simple, având mai puţine linii a căror frecvenţă variază monoton cu Z.
-se propagă în linie dreaptă.
-se propagă în vid cu viteza luminii.
-nu sunt deviate de câmpul electric şi magnetic.
-intensitatea lor scade cu pătratul distanţei.
-au penetrabilitatea invers proporţională cu lungimea de undă.
-se emit şi se absorb sub formă de cuante.
-sunt absorbite de corpurile prin care trec.
-determină fenomene de luminiscenţă şi fluorescenţă.
-determină efecte fotosensibile.
-au efect de ionizare şi excitare atomică.
-produc efecte biologice.
Medicină(diagnosticarea unor
afecțiuni,pentru tratamentul
cancerului)
Verificarea calităţii produselor
Industrie (în electronică, pentru testarea in anumite faze de producție pentru
eliminarea defectelor...)
Criminalistică
http://ro.wikipedia.org/wiki/Wilhelm_Conrad_R%C3%B6ntgen
http://www.google.ro/search?hl=ro&gs_rn=9&gs_ri=psyab&cp=9&gs_id=y&xhr=t&q=radiatiile+x&bav=on.2,or.r_qf.&bvm=bv.45
512109,d.ZWU&biw=1603&bih=812&wrapid=tljp1366738111917016&um=1&
ie=UTF8&tbm=isch&source=og&sa=N&tab=wi&ei=wcR2UePBEILGtQadt4DAA
w#um=1&hl=ro&tbm=isch&sa=1&q=radiatiile+x+&oq=radiatiile+x+&gs_l
=img.3..0i24l10.4864556.4864556.3.4864809.1.1.0.0.0.0.186.186.0j1.1.0...0.
0...1c.1.9.img.ldnuYdyMccY&bav=on.2,or.r_qf.&fp=9c36e46a679bf7ef&bi
w=1603&bih=812
http://www.google.ro/search?hl=ro&gs_rn=9&gs_ri=psyab&cp=9&gs_id=y&xhr=t&q=radiatiile+x&bav=on.2,or.r_qf.&bvm=bv.45
512109,d.ZWU&biw=1603&bih=812&wrapid=tljp1366738111917016&um=1&
ie=UTF8&tbm=isch&source=og&sa=N&tab=wi&ei=wcR2UePBEILGtQadt4DAA
w#um=1&hl=ro&tbm=isch&sa=1&q=x+ray&oq=x+ray&gs_l=img.3..0l4j0i
24l6.18878.20356.5.20411.5.4.0.1.1.0.176.605.0j4.4.0...0.0...1c.1.9.img.xBx4
DOKIiXo&bav=on.2,or.r_qf.&fp=480d7503467e6d97&biw=1603&bih=812
http://www.scribd.com/doc/51420330/RADIATIILE-X
http://www.didactic.ro/materiale-didactice/radiatiile-x-2
http://www.authorstream.com/Presentation/aSGuest135601-1424629radiatile/
http://www.scribd.com/doc/47273119/RADIATII-X
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bf/Crookes
_tube_two_views.jpg/195px-Crookes_tube_two_views.jpg
http://www.youtube.com/watch?v=umnnA50IDIY
http://www.youtube.com/watch?
v=Bc0eOjWkxpU