Post on 01-Jul-2015
description
RADIATIILE X
CONTINUTURI:
1.Descoperirea radiatiilor X2.Definitie3.Producerea radiatiilor X4.Mecanismul de producere a radiatiilor X -radiatia X de franare -radiatia X caracteristica5.Importanta teoretica a legii lui Moseley6.Aplicatii practice ale radiatiilor X7.Efectele radiatiilor X si masuri de
radioprotectie
1.Descoperirea radiatiilor X(1895) Wilhelm Konrad Roentgen(1845-1923)
-primul laureat al premiului Nobel pentru fizica in anul 1901
Biografie
Descoperirea radiatiilor X
• Este legata de studiul descarcarilor electrice in gaze (tuburi Crookes)
Ce a descoperit Roentgen?
• O hartie acoperita cu o sare de bariu lumineaza la fiecare descarcare din tub ,daca acesta se introduce intr-o cutie de carton negru.
• Daca in calea razelor emise de tub sunt puse diferite obiecte:o scandura,o carte,o bucata de ebonita,etc.,acestea lasau radiatiile sa treaca si luminescenta sarii de bariu continua.
• Daca in calea razelor se pune mana,pe hartia acoperita cu sare de bariu apare conturul oaselor acesteia.
Primele radiografii O radiografie a mainii lui Rudolph
Albert von Kölliker,realizata de
Roentgen in 1896 Imaginea oaselor mainii sotiei lui Roentgen
Concluzii:• Razele emise de tuburile Crookes au
urmatoarele proprietati:
-provoaca luminescenta unor substante;
-impresioneaza placile fotografice;
-au putere mare de penetrare
-nu sunt deviate in campuri electrice si magnetice(deci nu sunt formate din particule incarcate electric)
-se propaga cu viteza luminii
-sunt oprite de ecrane de plumb
2.Definitia radiatiilor X
• Radiatiile X sunt radiatii electromagnetice cu lungimea de unda cuprinsa intre 0,01 si 50 nm.
Spectrul electromangnetic
10-2 to 50 nm
400 to 700 nm
10-4 to 10 -2 nm
50 to 400 nm
700 to 104 nm
NMR 10 um - 10 mm
Spectrul rad.elmg.-interactiv
3.Producerea radiatiilor X
• Radiatiile X sunt produse in tuburi de raze X (tuburi Coolidge-1913)
Rad.X-animatiel
Spectrul radiatiei X
• Daca energia e- care bombardeaza tinta e mica,spectrul radiatiei este continuu.Forma acestuia este independenta de natura anticatodului (depinde doar de tensiunea de acelerare)
• Daca e energia e- care bombardeaza tinta e mare,radiatia prezinta doua spectre:unul continuu si unul de linii.Spectrul de linii depinde de natura materialului tintei
4.1.Mecanismul de producere a radiatiei X de franare
• Rad.X de franare-interactiv •La energii mici ale electronilor incidenti, ciocnirile cu
electronii materialului tinta sunt elastice.
-Electronii proiectil se apropie de nucleul tinta (pozitiv)care
il va accelera,obligandu-l sa evolueze dupa o hiperbola.In
conformitate cu principiiile electrodinamicii,electronii emit
radiatii electromagnetice(rad.X).In acest fel,energia
electronilor scade(electronii sunt franati).In consecinta, radiatia X emisa se numeste radiatie X de franare.
Fotonii emisi pot avea orice frecventa cuprinsa intre 0 si o
valoare maxima vmax (lungime de unda
minima)corespunzatoare franarii electronilor pana la
oprire.
h vmax=eU; vmax=c/λmin=eU/h; λmin=hc/eU
Problema 1 :Enunt:
Calculati lungimea de unda minima a radiatiei X din spectrul continuu al materialului tinta,daca tensiunea de accelerare aplicata este de
a) 15 kV; b) 25KV
Rezolvare:
4.2.Mecanismul de producere a radiatiei X caracteristice
• La energii mari ale electronilor incidenti, ciocnirile cu electronii materialului tinta sunt inelastice.
-Electronii proiectil pot ioniza atomii materialului tinta,expulzand electroni aflati pe nivele energetice interioare.Pentru aducerea atomului in stare de stabilitate (de energie minima) , electronii se rearanjeaza pe paturile interioare, emitand fotoni cu energia bine determinata. Frecventa liniilor spectrale obtinute astfel depinde de natura materialului tinta si se numeste radiatie X caracteristica.
Frecventele liniilor spectrale din spectrul radiatiei X caracteristice pot fi calculate pe baxa legii lui Moseley:
)11
()(1
222
knZR
R=constanta lui Rydberg
Z=numarul atomic al elementului
5.Importanta teoretica a legii lui Moseley
• A permis corectarea si completarea tabelului periodic al elementelor al lui Mendeleev
•Corectarea tabelului
Punctele corespunzatoare elem.Ni si Co erau
situate in afara graficului
(mNi=58,68;mCo=58,94).Din calcule rezulta
ca ZCo=27 si ZNi=28.
•Completarea tabelului
Din grafic lipsesc niste puncte,ceea ce indica
exstenta unor elemente
nedescoperite:Z=61,72,75
Problema 2Enunt:
Folosind legea lui Moseley sa se calculeze:
a)Lungimea de unda Kα pentru Al(Z=13)si pentru Co(Z=27)
b)Diferenta dintre energiile de legatura ale electronilor K si L in cazul vanadiului V(Z=23).Se cunosc:h.c,R,σ
Rezolvare:
Problema 3
Enunt:
Sa se calculeze tensiune de accelerare a electronilor intr-un tub de raze X cu anticatod de Ni(Z=28)daca se stie ca diferenta dintre lungimea de unda a liniei Kα si lungimea de unda aminima a spectrului continuu este Δλ=84pm.Se cunosc:h,c,R,e si σ
Rezolvare:
6.Aplicatii practice
6.1.Aplicatii medicale• radiografii (se bazeaza pe proprietatea
radiatiilor X de a impresiona placile fotografice si de a provoca luminescenta unor substante: platinocianura de bariu,sulfura de zinc)
• fluoroscopia(se bazeaza pe proprietatea razelor X de a provoca florescenta unor substante)
• Tratamentul medical al unor forme de cancer
6.2.Aplicatii industriale• Testarea pieselor metalice si identificarea
defectelor de structura a unor materiale(defectoscopia cu raze X)
6.3.Aplicatii stiintifice• Masurarea constantelor retelelor cristaline prin
difractia razelor X• In astronomia cu raxe X
Imag.a Pamnatului -1996-
satelitul Polar
Imagine a soarelui-2000-satelitul
Yokoh
Imagine a unui rest de supernova