I raggi x
I raggi X ( o raggi Röntgen ) sono radiazioni elettromagnetiche con frequenze comprese tra 1011 Ghz e 107 Ghz. Hanno una lunghezza d'onda tra 10-8 e 10-12 metri. Sono raggi molto penetranti.
Nello spettro elettromagnetico i raggi X hanno una frequenza superiore ai raggi ultravioletti e inferiore ai raggi gamma.
Si tratta di onde elettromagnetiche generate dagli elettroni ( o altre particelle cariche ) quando sono accelerati da una grande differenza di potenziale ( raggi catodici ) e urtano contro la materia.
Chi ha scoperto i raggi X
Nel 1895 il fisico Wilhelm Conrad Röntgen scoprì casualmente l'esistenza dei raggi X durante un esperimento.
Per questo motivo i raggi X sono anche detti raggi Röntgen.
Roentgen stava accelerando degli elettroni tra il catodo e l'anodo in un tubo a vuoto.
Si accorse che intorno all'anodo gli elettroni generavano un insolito chiarore di origine sconosciuta.
Perché si chiamano raggi X?
Non capendo le causa della radiazione, Roentgen associò al fenomeno l'incognita X.
Per questa ragione si chiamano raggi X.
Qual è l'origine dei raggi X
Gli atomi di tutti gli elementi chimici emettono raggi X quando sono colpiti da particelle a elevata energia ( es. elettroni veloci ).
Le particelle incidenti colpiscono ed espellono gli elettroni più interni dell'atomo.
Il frenamento dell'elettrone incidente emette uno spettro continuo di raggi X.
Il posto vuoto ( lacuna ) viene preso dagli elettroni delle orbite più esterne dell'atomo con un salto energetico.
Il passaggio da uno strato esterno a uno interno ( livello energetico inferiore ) causa l'emissione di un fotone a elevata frequenza.
Nota. Per questa ragione i raggi X sono emessi da ogni elemento chimico. Ogni elemento è emettitore di raggi X. Secondo la legge di Moseley la frequenza di emissione dei raggi X è legata direttamente al numero atomico dell'elemento.
Come produrre i raggi X
Normalmente i raggi X sono prodotti da particolari tubi ad alto vuoto, detti tubi per raggi X.
Nel tubo viene disposto un catodo e un anodo.
Tra catodo e anodo viene applicata un'elevata differenza di potenziale ( 20mila - 25mila Volts ) per garantire agli elettroni un'adeguata energia.
In questo modo, gli elettroni si spostano con elevata energia verso l'anodo.
Gli elettroni incidenti colpiscono gli atomi dell'anodo, producendo i raggi X.
Nota. In genere tra il catodo e l'anodo è posto un oggetto da analizzare detto anticatodo.
Quali caratteristiche hanno i raggi X
I raggi X hanno le stesse proprietà delle altre tipologie di onde elettromagnetiche ( diffrazione, riflessione, ecc. ).
Esempio. Le radiazioni X possono diffrangere quando colpiscono dei cristalli posti a reticolo ( o reticoli di diffrazione ).
I raggi X hanno un elevato potere penetrante.
Possono essere assorbiti dagli elementi chimici che colpiscono.
Il grado di assorbimento è correlato direttamente al numero atomico dell'elemento chimico.
Cos'è il numero atomico? Il numero atomico è il numero di protoni ( o di elettroni ) di un atomo.
Quali sono le applicazioni dei raggi X
L'applicazione più nota dei raggi X è la radiografia medica.
I raggi X oltrepassano i tessuti molli del corpo umano ma non le ossa.
Grazie a questa proprietà, i raggi X sono usati per fotografare la struttura delle ossa in caso di frattura o altro.
Altri impieghi. Sono anche usati nelle radiografie industriali, nelle radioterapie, nella diagnostica medica, nell'analisi dei cristalli ( analisi cristallografica ) nella metallurgia, nell'analisi delle saldature ecc.
Perché i raggi x sono pericolosi per la salute?
I raggi X sono nocivi per la salute perché hanno un elevato potere ionizzante durante l'interazione con la materia.
Quando l'elettrone colpisce un atomo stabile lo trasforma in uno ione.
La ionizzazione dell'atomo può danneggiare irreparabilmente la cellula.
La ionizzazione della materia vivente causa la rottura dei legami atomici e molecolari.
C'è il rischio di innescare un processo di trasformazione cancerogena della cellula.
Nota. Per questa ragione il numero delle radiografie viene limitato allo stretto necessario. Inoltre, le radiografie non sono mai troppo frequenti e ravvicinate tra loro nel corso di poco tempo, per ridurre le conseguenze di un eccessivo assorbimento dei raggi x nelle ossa.
Come funziona una radiografia
La radiazioni X sono emesse da un tubo per bombardare un arto della persona.
I tessuti molli lasciano passare i raggi X mentre le ossa li assorbono.
L'arto è posto sopra una pellicola fotografica, una lastra sensibile o uno schermo rivestito di zinco, di sale di platino o altri materiali in grado di frenare i raggi X.
Quando sono colpiti dai raggi X, gli atomi della lastra diventano fluorescenti.
Le parti non impressionate della lastra restano bianche perché non sono colpite dai raggi x.
Le parti colpite dai raggi x, invece, sono impressionate e diventano scure.
In questo modo, è possibile capire dove sono passati i raggi x e dove sono stati assorbiti, ricostruendo una fotografia interna delle ossa.
