Raios - X
Sua natureza e geração
Wilhelm Conrad Röntgen
1845 - 1923
O espectro eletromagnético

Raios-X

Assim como a luz faz parte
do espectro eletromagnético.
Faixa aproximada:
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
0,1Å    10Å

Sob certas circunstâncias
revela seu caráter corpuscular
(fóton):

E = hc/
100 KeV  E  1 KeV

Produção de Raios-X


Elétrons acelerados a
altas velocidades colidem
com átomos de um metal.
Dois tipos de interação
ocorrem, produzindo dois
tipos de espectro de
radiação.
◦ Espectro contínuo
◦ Espectro característico
Espectro Contínuo

Radiação Bremsstrahlung
◦ Sucessivas colisões, desaceleram
os elétrons reduzindo a energia
cinética (K), dão origem a fótons
com uma distribuição contínua
de energia:
◦ K= Kinicial – Kfinal = hc/
◦ Energia do e- incidente
◦ K0= e.Va (Va potencial acelerador)
◦ Se o e- for abruptamente parado:
◦ min= hc/Va
O Espectro Contínuo
◦ Apresenta uma distribuição de
intensidades contínua em
comprimentos de onda.
◦ Inicia com o min , que cresce
rapidamente atingindo um
máximo, a partir do qual decai
de forma suave conforme .
◦ Potencial acelerador (Va) mais
alto aumenta a energia dos
elétrons, gerando fótons com
energia média maior.
 Consequências:
 Intensidade total da radiação maior.
 Tanto o min como o máximo da
intensidade se deslocam para
menores comprimentos de onda.
O Espectro Característico

Radiação característica
◦ Se a voltagem Va é levada além
de um nível crítico (depende
do alvo) ocorrem picos
estreitos sobre a curva suave
do espectro contínuo.
◦ Os picos surgem em grupos
denominados séries: K, L, M e
N, com  crescente.
◦ A posição dos picos de cada
série são característicos do
elemento do alvo, e não
dependem do potencial
acelerador.
Espectro Característico

Radiação característica
◦ Elétrons incidentes com
energia suficiente, penetram o
átomo e deslocam elétrons
atômicos das camadas mais
internas (p.ex camada K).
◦ Ao retornar para o estado
fundamental, elétrons das
camadas superiores fazem um
“salto” quântico para as de
nível inferior, emitindo fótons
de ’s definidos pela diferença
de energia entre os estados
discretos do átomo alvo.
Linhas Características

Átomo de Cobre
◦ A série K é definida pelas transições
permitidas dos níveis L, M, N que levam até o
nível K. Da mesma forma são definidas as
séries L, M ...
◦ O nível L possui 3 sub-níveis. Transições do
sub-nível L não são permitidas. E portanto a
linha K é composta por um dubleto K e
K muito próximos, não resolvidos pelo
equipamento da PHYWE.
◦ O nível M possui 5 sub-níveis e a linha K
também é formada por um dubleto ainda
mais estreito em sua separação.
◦ k= 154,05 pm
k2= 154,43 pm
◦ k= 154,18 pm (média ponderada)
◦ k= 139,22 pm
◦ São valores da literatura para o átomo Cu.
Fluorescência


Energia mínima p/excitar o
espectro K com elétrons.
Emin= e.Vmin
◦ Vmin é o potencial de excitação

Define-se a fronteira de
absorção K (kabs) tal que:
eVmin 
hc
Kabs
◦ O espectro característico pode
ser excitado com radiação
(fótons). Fluorescência de raios-X.
Fronteira de absorção



A fronteira de absorção marca
uma mudança abrupta do
coeficiente de absorção do
elemento.
Esta fronteira separa claramente,
em termos de energia da
radiação incidente a faixa de
transmissão da faixa de
absorção.
Medidas desse coeficiente
permitem determinar esta
fronteira.
I ( x)  I 0e ( ). x