Elevii:

Boldan EmilPaușan Adrian Flonta Ovidiu Catana Cătalin

Radiația X

Clasa a-XII a D

Descoperirea Radiației X (1895)

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)

Descoperirea radiatiilor X

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”.

Ce a descoperit Röntgen?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.

Primele radiografii Imaginea oaselor mâinii soției lui

Roentgen

O radiografie a mainii lui Rudolph Albert von Kölliker,realizata de Roentgen in 1896

Concluzii:

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

Definitia radiatiilor X

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.

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.

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.

Spectrul electromangnetic

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)

Producerea radiatiilor X

Pentru producerea radiațiilor X sunt necesare îndeplinirea a 4 condiții :

-Generarea de electroni

-Accelerarea electronilor la viteze mari

-Concentrarea electronilor

-Frânarea bruscă a electronilor

Producerea radiatiei X

Electroni cu energie mare lovesc o țintă (metalica) unde o parte a energiei lor este convertita in radiație.

Energie joasă sau medie (10-400keV)

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.

Acceleratorul linear pentru producerea de radiație X de energie înaltă

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)

Spectrul radiatiei X

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.

Radiația X de frânare

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:

minmax

hch

eU

hc min

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.

Radiaţia X caracteristică

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 :

)11

()(1

222

knZR

-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.

Proprietăţile radiaţiei X

-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.

Datorită proprietăţilor lor radiaţiile X se folosesc în :

Verificarea calităţii produselor

Medicină(diagnosticarea unor afecțiuni,pentru tratamentul cancerului)

Criminalistică

Industrie (în electronică, pentru testarea in anumite faze de producție pentru eliminarea defectelor...)

Experimente

X-Ray Experiment_youtube_original.mp4My X Ray swallows_youtube_original.mp4

X-ray Physics_ Production_youtube_original.mp4

Biliografiehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Wilhelm_Conrad_R%C3%B6ntgenhttp://www.google.ro/search?hl=ro&gs_rn=9&gs_ri=psy-ab&cp=9&gs_id=y&xhr=t&q=radiatiile+x&bav=on.2,or.r_qf.&bvm=bv.45512109,d.ZWU&biw=1603&bih=812&wrapid=tljp1366738111917016&um=1&ie=UTF-8&tbm=isch&source=og&sa=N&tab=wi&ei=wcR2UePBEILGtQadt4DAAw#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&biw=1603&bih=812http://www.google.ro/search?hl=ro&gs_rn=9&gs_ri=psy-ab&cp=9&gs_id=y&xhr=t&q=radiatiile+x&bav=on.2,or.r_qf.&bvm=bv.45512109,d.ZWU&biw=1603&bih=812&wrapid=tljp1366738111917016&um=1&ie=UTF-8&tbm=isch&source=og&sa=N&tab=wi&ei=wcR2UePBEILGtQadt4DAAw#um=1&hl=ro&tbm=isch&sa=1&q=x+ray&oq=x+ray&gs_l=img.3..0l4j0i24l6.18878.20356.5.20411.5.4.0.1.1.0.176.605.0j4.4.0...0.0...1c.1.9.img.xBx4DOKIiXo&bav=on.2,or.r_qf.&fp=480d7503467e6d97&biw=1603&bih=812http://www.scribd.com/doc/51420330/RADIATIILE-X

http://www.didactic.ro/materiale-didactice/radiatiile-x-2

http://www.authorstream.com/Presentation/aSGuest135601-1424629-radiatile/

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.jpghttp://www.youtube.com/watch?v=umnnA50IDIY

http://www.youtube.com/watch?v=Bc0eOjWkxpU