Rayos X

Departamento de Física
Fac. Ciencias Exactas - UNLP
Rayos X
El núcleo y sus radiaciones
Curso 2011
Clase 4
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Fueron descubiertos por Wilhem Röntgen (1845-1923) en
Würzburg el 8 de noviembre de 1895.
1895
PN 1901
"On a new kind of rays" Nature 53, 274 (1896).
Antecedentes. En los años anteriores se venía
experimentando con descargas eléctricas en gases: se
encerraban gases a distinta presión en tubos de vidrio y
mediante electrodos se generaban descargas eléctricas cuya
luz era analizada.
1855
1857
Geissler inventó una bomba de vacío, que utilizaba el vacío que
aparece en el extremo de una columna de mercurio (utilizada como
pistón).
Plücker observó que aparecía una mancha fluorescente en el vidrio en
la región opuesta al cátodo. También era posible mover la mancha
aplicando un campo magnético cerca del tubo.
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Hittorf, un estudiante de Plücker,
observó que poniendo una pantalla en el
cámino se producían sombras regulares
en la zona de fluorescencia.
 Eran rayos que se propagaban en línea recta.
Goldstein propuso llamarlos "rayos
catódicos".
La opinión científica estaba dividida:
Los ingleses (William Crookes) defendían la tesis de que los rayos eran
partículas.
Los alemanes (Hertz, Lenard,…) sostenían que eran ondas como la
luz…ya que podían atravesar delgadas películas metálicas. 1893
PN 1905
1876
1894
J. J. Thomson mostró que los rayos catódicos se propagaban a menor
velocidad que la luz.
1897
El mismo Thomson determinó la relación e/m de estos rayos. PN 1906
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En 1894 Röntgen comenzó a
estudiar los rayos catódicos.
¿Y qué fue lo que descubrió?
Una radiación no afectada por los
campos electromagéticos, sumamente
penetrante, y cuya transparencia
dependía del material que atravesaba.
Frente a estas características (?) los
llamó “ rayos X“.
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ser·en·dip·i·ty n = facultad de hacer descubrimientos
fortuitos por accidente. [From the characters in the Persian
fairy tale The Three Princes of Serendip, who made such
discoveries, from Persian Sarandºp, Sri Lanka, from Arabic
Sarandºb.] .
(J. J. Thomson (1894) y F. Smith habían observado un
efecto similar pero no lo exploraron).
El impacto del descubrimiento
sobre el público fue notable.
El uso práctico de los rayos X fue evidente
inmediatamente.
El impacto sobre la comunidad científica fue
también notable.
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Feria Industrial Chicago de 1898
En 1899 se vió que al pasar por una rendija del
orden del μ, el haz de rayos X se ensanchaba→
sufría una difracción resultando λ ≈ 1Ǻ (≈ el
tamaño atómico!!)
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La forma regulares de los cristales sugería que los átomos estaban dispuestos
en forma ordenada en ellos.
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Que son los rayos X?
Según Röntgen, podrían constituir una onda longitudinal.
1912 Max von Laue propuso usar un cristal como "red de difracción". PN 1914
Friedrich y Knipping hicieron el experimento:
 ≈ 0.1-0.5 Ǻ
cristal
placa fotográfica
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Laue demostró que:
• Los rayos X eran ondas (electromagnéticas) ya que podían dar
lugar a fenómenos de interferencia
• Los rayos X poseían cortas longitudes de onda
• Los cristales poseen una estructura atómica ordenada
1912
W.H.Bragg y W.L.Bragg
PN 1915
•La radiación es dispersada por los átomos en todas direcciones
• El haz emergente, el incidente y la normal están en el mismo
plano (reflexiones de Bragg)
• En general la radiación interfiere destructivamente
• Si los haces emergentes de reflexiones en distintos planos
verifican una diferencia de camino:
n  2dsen
(se dice que están en fase) interferirán constructivamente.
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

d
n  2dsen
De este tipo de experimentos surge la información de la estructura de los
cristales
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¿Cómo se producen los rayos X?
El proceso es equivalente a un efecto fotoeléctrico inverso.
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1%
99%
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a) Radiación característica
Átomo del
anticátodo
Anticátodo de Mo
Kα
Kβ
b) Bremsstrahlung 1915
h máx  eV min
min
Duane y Hunt
 h1
 
 ec  V
12396
 en Amstrong

V (volt)

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