Esquema d'un tub de generacio de raigs X
Els termes
raigs X i
radiacio X
designen una part de l'
espectre electromagnetic
que correspon a
radiacio
menys energetica que els
raigs gamma
i mes que els raigs
ultraviolats
. La
longitud d'ona
d'aquestes
radiacions ionitzants
esta compresa entre deu
nanometres
i cent
picometres
, que correspon a
frequencies
de 30 P
Hz
a 3 EHz.
Foren descoberts pel fisic alemany
Wilhelm Rontgen
el
1895
,
[1]
que els bateja amb el nom de "raigs X". En el seu honor, a alguns paisos europeus, com Alemanya, reben tambe la denominacio de
raigs Rontgen
.
Radiacio X tova i dura
[
modifica
]
Longitud d'ona i energia de la radiactivitat X tova (en angles,
soft
) i dura (en angles,
hard
)
Els raigs X amb
longituds d'ona
superiors a 0,1 n
m
s'anomenen
raigs X tous
. Les longituds d'ona mes curtes s'anomenen
raigs X durs
, que se sobreposen amb els
raigs gamma
de longitud d'ona mes llarga.
Estrictament, a igual longitud d'ona es corresponen iguals propietats i aquests raigs X durs son raigs gamma. A alguns els cal una diferenciacio segons com han estat generats. Aixi, mentre que els
raigs gamma
son radiacions d'origen
nuclear
que es produeixen per la desexcitacio d'un
nucleo
d'un nivell excitat a un altre de menor
energia
i en la
desintegracio
d'
isotops radioactius
, els raigs X sorgeixen de fenomens extranuclears, en l'ambit de les
orbites electroniques
. En ambdos casos les radiacions son iguals i tenen les mateixes propietats i efectes.
Radiacio X natural
[
modifica
]
Recreacio artistica d'un
forat negre
amb emissio de raigs X
Els raigs X poden ser
antropogenics
o
naturals
, segons si son generats pels humans o s'han format de manera espontania a la natura. En ambdos casos son iguals.
L'
astronomia de raigs X
es una branca de l'
astronomia
que s'encarrega de l'estudi de l'emissio de raigs X dels cossos celestes. Es coneixen milers de fonts de raigs X i l'atmosfera terrestre n'absorbeix una part dels que li arriben.
Generacio artificial
[
modifica
]
Tub de raigs X
El metode basic de
generar artificialment
raigs X es mitjancant una
acceleracio
d'
electrons
per fer-los xocar amb un blanc metal·lic, normalment un
aliatge
de
tungste
,
reni
i
molibde
. Dins del material els electrons es veuen sobtadament frenats i, si tenen prou energia, poden expulsar electrons dels nivells mes interns dels atoms.
Com a resultat, un electro dels nivells superiors ≪cau≫ per omplir el buit i en el proces emet un
foto
de raigs X. Aquest proces tambe genera una emissio per
radiacio de frenada
, provocada per la dispersio dels electrons quan passen a prop dels
nuclis atomics
.
Actualment tambe es poden generar raigs X en els
sincrotrons
.
La radiacio X es pot detectar amb diversos aparells, com per exemple un
comptador Geiger
, un
centellejador
o un comptador proporcional.
Imatge de la distribucio d'
arsenic
,
ferro
i
manganes
en uns grans de sorra per a tractament i potabilitzacio d'aigua, usant la propietat de fluorescencia per exposicio a raigs X.
La
radiacio
X penetra facilment a la
materia organica
i de manera general a tota la
materia
"tova", que es la materia
solida
poc
densa
i formada per
elements
lleugers, com per exemple el
carboni
, el
nitrogen
i l'
oxigen
. En canvi, es absorbida facilment per la materia mes dura, de mes densitat o formada per elements mes pesants. En particular, poden travessar la pell i els musculs pero son absorbits pels ossos. Tambe son en gran part absorbits a la Terra per l'
atmosfera
.
Es invisible a l'ull huma. Aquest es un dels tipus de radiacio que pot produir
fluorescencia
en algunes substancies, que emeten llum en absorbir la radiacio i fer-hi augmentar-ne la longitud d'ona fins a entrar a l'espectre de llum visible.
Alguns usos i aplicacions
[
modifica
]
La radiacio X permet veure el retrat d'una dona que havia estat pintat per sobre, amagant-la
Historicament, al segle
xix
els raigs X han estat sobretot coneguts per la X-fluorescencia o simplement
fluorescencia
que poden provocar, com a metode per a
ionitzar
gasos i per a impressionar imatges en plaques fotografiques.
Actualment, els raigs X s'usen sovint a la
industria
, especialment a laboratoris i integrats a les cadenes de muntatge, a les ultimes etapes, com a eina de control de
qualitat
no intrusiva. Per exemple, en
cristal·lografia
i
mineralografia
la
difraccio de raigs X
es pot usar, per ser la seva longitud d'ona similar a la distancia entre els atoms de la
xarxa cristal·lina
, a l'analisi quimic de metalls i roques (
radiocristal·lografia
). Bombardejats sobre recipients (per exemple, llaunes de refresc) permeten controlar per
inspeccio
a mesura que es produeixen si estan sent omplerts amb les quantitats desitjades. Tambe permeten detectar sistematica i rapidament defectes i parametres fora de les especificacions desitjades, com ara porus o gruixos anomals, tant en components i peces durant la seva fabricacio (canonades, motors, turbines, etc.) com a elements estructurals en edificis, sense haver de destuir-los ni interferir sobre ells, es a dir, de manera no intrusiva. Aixo permet un
control de qualitat
que no destrueix els productes que es volen verificar, i per tant es pot aplicar a tots ells. De manera similar, en l'estudi de l'art s'aplica a pintures per a coneixer que hi havia pintat al llenc, per sota del que es veu, sense haver d'esborrar res, i en objectes arqueologics per a coneixer l'interior d'una troballa, com per exemple una momia, tambe sense haver d'obrir-la.
Una altra aplicacio dels raigs X son diversos sistemes de seguretat, per a
controlar
les persones i les seves pertanences, tipicament a aeroports i entrades a certs edificis, com per exemple algunes ambaixades.
Tambe es poden usar, de manera intrusiva i no intrusiva, bombardejats a persones i animals per a crear imatges com a ajuda per al diagnostic medic (
radiologia
), per exemple a les
radiografies
i les
tomografies
o TAC. Fins i tot al cas no intrusiu, l'exposicio de raigs X a qualsevol ser viu es nociu per la seva salut (vegeu apartat
Radiotoxicitat
). Una alternativa a les radiacions ionitzants es l'
ecografia
, per exemple.
Els
telescopis
de raigs X situats a alguns satelits permeten detectar els raigs X emesos per estrelles i altres cossos celestes.
Radiotoxicitat
[
modifica
]
Esquema on es representa el percentatge de cel·lules mamiferes que moren a causa de l'exposicio a dosi unica de radiacio de neutrons (trac continu) i de raigs X (trac discontinu) respectivament
Els raigs X son
radiacions ionitzants
. La seva exposicio pot provocar mareig, vomits i
cremades
a curt termini i, a llarg termini, caiguda del cabell, cataractes, esterilitat i
cancer
, podent provocar la
mort
depenent de la
dosi equivalent
instantania rebuda d'un cop i l'acumulada al llarg de la vida. Poden provocar retard mental i defectes de naixement als fills.
Per la seva naturalesa, es tracta d'un tipus de radiacio ionitzant de major abast i capac de penetrar en la materia mes profundament que la
radiacio alfa
i la
beta
. La dura pot penetrar fins a vint-i-cinc centimetres dins del teixit huma. La seva elevada energia fa que tingui una elevada capacitat per a destruir enllacos quimics i causar danys importants al nucli de les cel·lules.
S'ha observat un augment de la pressio psicologica a grups de persones exposades a quantitats baixes de radiacio X, i alteracions de les facultats mentals quan aquestes son mes elevades, de l'ordre de milers de
grays
.
Contaminacio radioactiva
[
modifica
]
Els raigs X antropogenics son causa de
contaminacio radioactiva
. Les radiografies usades, actualment gairebe en desus, ja que s'utilitzen suports digitals, han de ser tractades junt amb els altres
residus radioactius
i mai llencades a les escombraries. A Espanya la
gestio
d'aquests residus esta al carrec de l'empresa publica Empresa Nacional de Residuos, SA, ENRESA.
[2]
Normatives i reglamentacio
[
modifica
]
A la
Unio Europea
, l'us dels raigs X ha de seguir les normes
Euratom
96/29 i 97/43.