DIFRACCION DE RAYOS X

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TEMAS SELECTOS DE FISICA I: CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES

Dr. CHRISTIAN GÓMEZ SOLÍS  

TEMA: DIFRACCCION DE RAYOS X

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ALUMNA: ANGÉLICA HERNÁNDEZ RAYAS

León, Gto. 06 de Diciembre 2018

“Difracción de Rayos X”

Historia

En el siglo XIX, el científico William Crookes de origen británico, el cual realizaba los efectos de gases cuando se aplicaban algunas descargas eléctricas dentro de los tubos vacíos y utilizando electrodos para generar alto voltaje con altas corrientes, a los cuales se les llamaron tubos de Crookes. El proyecto consistía que cuando el tubo se encontraba cerca de alguna placa fotográfica, esta generaba una imagen borrosa, sin embargo, al no tener resultados, dejo inclusa la investigación. Sin embargo, el científico austriaco Nikola Testa, en 1887, retomo la investigación sobre los efectos creados por los tubos de Crookes. Parte de la investigación fue dar a conocer a la comunidad científica los riegos de este tipo de radiación a la que estaban expuestos.

El físico Wilhem Conrad Roentgen, retomo la investigación de los efectos de Crookes en 1895. Realizo experimentos de los tubos de Crookes y la Bobina de Ruhmkorff, en el cual analizaría los rayos catódicos para evitar la fluorescencia producida en las paredes de los tubos, así, que como parte del experimento cubrió comuna funda negra de cartón, y observo que se producía un resplandor amarillo-verdoso al apagar y encender el tubo. Realizo varias pruebas de encendido y apagado, y obtenía el mismo resplandor. Como parte de esta investigación lo llevo a investigar mas a fondo los rayos y las radiaciones.

Rayos Incógnita o rayos x, pues determino que dichos rayos creaban un tipo de radiación penetrante invisible que podía atravesar grandes espesores como papel e incluso metales poco densos.  Para su demostración utilizo placas fotográficas y determinar que los objetos eran más o menos transparentes para los Rayos X dependiendo de su espesor.

Wilhem Roentgen, ansioso de comunicar parte de su investigación a la comunidad científica europea, en enero de 1986, el envió una fotografía de su mano en la que la mano no se veía, y solo dejando ver los huesos y la sombre de un anillo. Pues había realizado la primera prueba en humanos, en su esposa Berta, la exposición fue durante 15 minutos y al revelar la placa de cristal, aparecería la más importante foto científica en la historia, y con esto nace una nueva rama en la medicina llamada Radiología.

En 1912 se descubrieron los rayos X en cristales, así proporcionando un nuevo método para la investigación estructural de la materia.

Fundamentos

Los R-X son radiación electromagnética de longitud de onda corta, su unidad de medida es los angstroms (Å) y el rango de medición esta entre 0.5-2.5 Å.

Los tubos de difracción de rayos X contienen un cátodo como filamento de Tungsteno y Lámina metálica que en un tubo electrónico recibe los rayos catódicos, tiene integrada ventanas de Berilio para una alta transmisión de rayos X, llamada anticátodo. Por su alta intensidad en casi vacío, tiene un sistema de enfriado por refrigeración con agua, pues estos tubos trabajan generalmente entre 15 a 40 mA en 20 KV-40 KV. Figura 1

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Figura 1. Sistema de difracción de Rayos X

Los Rayos X se producen cuando una partícula es cargada eléctricamente con suficiente energía cinética y es frenada rápidamente.

Al incidir los Rayos X sobre el átomo que se ubica en el primer plano, estos son dispersados por la excitación de los mismo, formando un ángulo Ɵ, es decir, son siempre coplanares, el cual debe ser el mismo en la parte incidente y dispersada, lo mismo ocurre cuando incide en el segundo plano, pero se tiene un desfase de ondas. Figura 2.

Para que exista una difracción de Rayos X, los rayos dispersados deben tener una interferencia constructiva de las ondas que se encuentren en fase. Este fenómeno se describe con la Ley de Bragg.

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Figura 2. Difracción de Rayos X

Donde:              n λ=BC + CD

A partir de la trigonometría para de un triángulo rectángulo

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Sen θ = BC/ d     entonces   BC= d Sen θ

Sen θ = CD/ d     entonces   CD= d Sen θ

Al sustituir                           n λ= d Sen θ + d Sen θ

                     n λ= 2d Sen θ

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