Difraccion

1. QUE SON Y COMO SE PRODUCEN

El espectro electromagnético es el conjunto de todas las radiaciones electromagnéticas, desde las de mayor frecuencia (rayos cósmicos, rayos X), hasta las de menor frecuencia como las ondas de radio. Toda onda electromagnética supone una propagación de energía a través del espacio y, por tanto, una transmisión de energía desde el sistema que la produce hasta el que la recibe. Presentan un comportamiento ondulatorio. Su longitud de onda se encuentra entre los 10 a 10.1 nanómetros (nm), correspondiendo a frecuencias del rango de 30-30 PHz. Los rayos X surgen de fenómenos extra nucleares, a nivel de la órbita electrónica, principalmente producidos por desaceleraciones de electrones.

La unidad de medida en la región de los r-x es el angstrom (Å), igual a 10-10 m y los rayos x usados en difracción tienen longitudes de onda en el rango 0.5-2.5 Å mientras que la longitud de onda de la luz visible está en el orden de 6000 Å.

La diferencia entre los diferentes tipos de radiación se determina por uno de los siguientes parámetros que a la vez están interrelacionados:

La longitud de onda (λ, distancia entre dos máximos sucesivos)

ƒ Frecuencia (υ, número de ondas por unidad de tiempo; υ=c /λ)

ƒ Energía (E, producto de la constante de Planck por la frecuencia; E = h•υ; E = h•c/λ)

Como consecuencia de las relaciones anteriores, una radiación electromagnética cuanto más elevada es su energía mayor es la frecuencia y más pequeña su longitud de onda.

Los fotones de rayos X tienen una energía del orden de 1 keV a 100 keV.

¿CÓMO SE PRODUCEN?

La producción de rayos X tiene lugar en el interior de un tubo de Coolidge, que está lleno de un gas a baja presión. A la vez éste se encuentra aislado por un estuche plomado.

El tubo de rayos X está formado por: el cátodo 1, un filamento incandescente o fuente de electrones 2, el foco 3, el ánodo 4 y el espacio en el que se ha practicado el vacío 5. El estuche de plomo que lo rodea presenta un diafragma 6. Éste tubo va conectado a: una fuente de alta tensión 7, un amperímetro 8 y un voltímetro 9. Esto da como resultado la producción de fotones X 10.

La fuente de alta tensión produce la corriente eléctrica que pasa por la fuente de electrones, constituida por un filamento incandescente. De la variación de corriente depende la cantidad de rayos X producidos. La corriente eléctrica se mide en miliamperímetros (mA).

Los electrones se aceleran en función de la tensión aplicada en el interior del tubo entre el filamento (cátodo) y la pieza metálica (ánodo). Esta tensión se mide en kilovoltios (KV) y de su variación depende la calidad de los rayos X (bajo voltaje: 40-90 KV, alto voltaje 100-130KV). Estos fotones pueden tener cualquier energía por debajo de la energía cinética del electrón que los ha provocado.

El recorrido de los electrones entre el cátodo y el ánodo se realiza en la zona del tubo dónde se ha hecho el vacío. Los electrones acelerados chocan a gran velocidad contra una placa metálica y su energía cinética se transforma una gran parte en calor y otra en fotones X mediante dos fenómenos diferentes: colisión (interacción entre un electrón del haz incidente y un electrón de un átomo del ánodo) y frenada (radiación producida por la desaceleración de un electrón incidente en las proximidades del núcleo de un átomo).

El ánodo es la pieza metálica que frena los electrones acelerados. Generalmente es una placa de un metal de número atómico Z elevado, uno de los más frecuentes es el tungsteno (Z = 74). La superficie que recibe los electrones acelerados se denomina foco del tubo. Al ánodo se asocia a un sistema de enfriamiento.

El tubo se encuentra cerrado en un estuche plomado y sólo una ventana deja pasar los fotones de rayos X útiles. Un sistema de diafragmas permite reducir la dimensión del haz según la medida de la zona a examinar y obtener así una imagen de calidad. La geometría del ánodo, de aproximadamente 17º, también contribuye a hacer el haz más estrecho.

2. ORIGEN Y CARACTERISTICA DE RADIACION

Característica de la radiación de rayos x

Esta radiación tiene la propiedad de penetrar los cuerpos opacos, los rayos x son invisibles a nuestros ojos, pero tienen la propiedad de producir imágenes visibles cuando usamos placas fotográficas o detectores especiales para ello.

ORIGEN

Las bases que llevaron al descubrimiento de los rayos X datan del siglo XVII cuando nacieron las ciencias del magnetismo y de la electricidad.

1785 GUILLERMO MORGAN, miembro de la ROYAL SOCIETY de Londres, presentó ante esta sociedad una comunicación en la cual describe los experimentos que había hecho sobre fenómenos producidos por una descarga eléctrica en el interior de un tubo de vidrio. Habla que cuando no hay aire, y el vacío es lo más perfecto posible, no puede pasar ninguna descarga eléctrica, pero al entrar una muy pequeña cantidad de aire, el vidrio brilla con un color verde, Morgan, sin saberlo había producido rayos X y su sencillo aparato representaba el primer tubo de rayos X.

Las manos de la Sra. ROENTGEN no tenían nada en especial, y sin embargo se han convertido en las más famosas de la HISTORIA DE LA CIENCIA. Todo gracias a que en 1895 su marido WILHELM CONRAD ROENTGEN, se le ocurrió practicar en ellas un audaz experimento. Las expuso durante largo tiempo a la radiación de un tubo de CROOKES y colocó debajo una placa de fotografía. El resultado fue la primera radiografía de la historia.

Suele decirse que el descubrimiento de los rayos X, como otros muchos avances de la ciencia se produjeron de manera casual, y en cierto modo es así. WILHELM CONRAD ROENTGEN (1845-1923), estudiaba el comportamiento de los electrones emitidos por un tubo de crooke, (llamado así en honor a su inventor, el químico y físico británico WILLIAM CROOKES especie de ampolla de cristal cerrada casi totalmente al vacío que produce una serie de relámpagos violáceos. Un día, descubrió que estos destellos eran capaces de iluminar unos frascos de sales de bario colocados en el mismo laboratorio, lo extraordinario era que el tubo estaba envuelto en papel negro y entre el y los frascos había

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