Produciendo Rayos-X
De dónde vienen los rayos-?
Una máquina de rayos-x, como las utilizadas en el
consultorio de un Médico o un Dentista, es realmente muy simple. Dentro de la
máquina está el tubo de rayos-x. Un cañón de electrones dentro del tubo dispara
electrones muy energizados a un blanco hecho de átomos pesados, tal como tungsteno.
Los rayos-X se generan por un proceso atómico
inducido por los electrones energizados
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Los rayos-X son como cualquier otro tipo de radiación
electromagnética. Pueden ser producidos en paquetes de energía llamados fotones, así
como la luz. Existen dos diferentes procesos para producir fotones de rayos-x. Uno
es llamado Bremsstralhung, que es la palabra alemana para significar
"radiación de frenado". El otro es llamado emisión de la capa K.
Los dos pueden ocurrir en átomos pesados como el tungsteno.
Y las dos formas de producir rayos-x implican un cambio en
el estado de los electrones?
Es correcto. Pero Bremsstralhung es más fácil de
entender usando la idea clásica de que una radiación es emitida al cambiar la velocidad
del electrón disparado al tungsteno. Este electrón se frena después de girar alrededor
del núcleo de tungsteno y pierde energía, radiada en forma de rayos-x. En el campo
cuántico, una cantidad de fotones de diferentes longitudes de onda son producidos, pero
ninguno de los fotones tiene más energía de la que tenía el electrón inicial. Después
de emitir el espectro de rayos-x, el electrón original se frena o se detiene.
Y qué es la "capa K" en la otra forma de
producir rayos-x.
Recuerda que los átomos tienen sus electrones ordenados
en niveles o capas cerradas de diferente energía? Bien, el nivel K es el estado
más bajo de energía de un átomo.
Y qué puede hacerle el electrón que viene del cañón a
un electrón del nivel K en un átomo de tungsteno?
Puede transmitirle suficiente energía para sacarlo de su
nivel energético. Entonces, un electrón de un nivel de energía mayor (de una órbita
más exterior) en el átomo de tungsteno puede caer al nivel K. La energía perdida por este
electrón se manifiesta en un fotón de rayos-x. Mientras tanto, electrones de alta
energía caen en el sitio dejado vacío en la órbita externa, repitiendo el proceso. De
esta forma la emisión del nivel K puede producir una mayor intensidad de rayos-x que el
Bremsstralhung, además de que el fotón de rayos-x sale con una sola longitud de onda.
Observe los dos mecanismos en el experimento de abajo.
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