Produção de raios-X

Quando se fala em raios-x, a primeira aplicação que vem à mente da maioria das pessoas é a radiografia, processo que usa os raios-x para visualizar o interior de objetos (ou de pessoas) ao coloca- los entre uma fonte de raios-x e uma chapa fotográfica. De fato, essa é a mais comum das aplicações desse tipo de radiação e a primeira a ser utilizada desde a descoberta desses raios. Porém, devido ao fenômeno da difração de raios-x, é possível estudar materiais a nível atômico, descobrindo e estudando sua estrutura.. Ao se estudar Química e Física no segundo grau, é comum que se estranhe como é possível estudar e determinar modelos para coisas tão pequenas que nenhum tipo de microscópio pode visualizar. Isso se deve ao fato de que, ao longo dos anos, várias técnicas foram surgindo para “observar indiretamente” tais entes, e entre essas técnicas se enquadram a difração de raios-x, os diferentes tipos de espectroscopia, etc. No presente material, direcionado a quem nunca travou contato com a difração de raios-x, pretendemos mostrar como é possível obter dados de estruturas da ordem de ångstroms através dessa técnica. E o leitor irá verificar que esse tipo de estudo não é difícil de entender, pois boa parte dele envolve apenas aspectos geométricos simples. Após um histórico traçado desde a descoberta dos raios-x por Röntgen, será explicada a produção de raios-x, o fenômeno da difração, e como esse fenômeno se relaciona com planos de um cristal. Falaremos mais de cristais na seção seguinte e na próxima, onde o leitor terá contato com a geometria utilizada em cristalografia. E finalmente, na seção mais avançada do material, irá se mostrar o cálculo de intensidade de picos de difração (até lá o leitor já estará a par do significado de intensidade de picos de difração). Este material foi escrito em um nível que pode ser acompanhado por qualquer aluno de graduação. A intenção inicial foi justamente fornecer um mate- rial que servisse como primeiro contato com a difração de raios-x para potenciais alunos de iniciação científica nessa área. Sugestões e críticas a esse mate- rial são aceitas e encorajadas. Os autores podem ser contactados através dos se- guintes endereços eletrônicos:

A Produção de Raios-X

A produção de Raios X a nível atômico Os Raios-X são gerados quando uma partícula de alta energia cinética é rapidamente desacelerada. O método mais utilizado para produzir raios-X é fazendo com que um elétron de alta energia (gerado no cátodo do tubo catódico) colida com um alvo metálico (ânodo). Na figura acima, analisamos o fenômeno a nível atômico. Quando esse elétron atinge o alvo (I), um elétron da camada K de um átomo do material é liberado na forma de fotoelétron (II), fazendo com que haja uma vacância nessa camada. Para ocupar o espaço deixado por esse elétron, um outro elétron de uma camada mais externa passa à camada K (III), liberando energia na forma de um fóton de Raio-X (IV). A energia desse fóton corresponde à diferença de energia entre as duas camadas. Durante os primeiros estudos sobre a geração de Raios-X, foi percebido que ao aumentar a diferença de potencial entre os terminais, aumenta-se a intensidade e a faixa de comprimentos de onda produzidos pelo tubo.