Raios - XRaios - XSua natureza e geração

Wilhelm Conrad Röntgen1845 - 1923

O espectro O espectro eletromagnéticoeletromagnéticoRaios-X Assim como a luz faz

parte do espectro eletromagnético.

Faixa aproximada: 0,1Å 10Å

Sob certas circunstâncias revela seu caráter corpuscular (fóton):

E = hc/100 KeV E 1 KeV

Produção de Raios-XProdução de Raios-XElétrons acelerados

a altas velocidades colidem com átomos de um metal.

Dois tipos de interação ocorrem, produzindo dois tipos de espectro de radiação.

◦ Espectro contínuo◦ Espectro característico

Espectro ContínuoEspectro ContínuoRadiação Bremsstrahlung

◦ Sucessivas colisões, desaceleram os elétrons reduzindo a energia cinética (K), dão origem a fótons com uma distribuição contínua de energia:

◦ K= Kinicial – Kfinal = hc/

◦ Energia do e- incidente

◦ K0= e.Va (Va potencial

acelerador)

◦ Se o e- for abruptamente parado:

◦ min= hc/Va

O Espectro ContínuoO Espectro Contínuo◦ Apresenta uma distribuição

de intensidades contínua em comprimentos de onda.

◦ Inicia com o min , que cresce rapidamente atingindo um máximo, a partir do qual decai de forma suave conforme .

◦ Potencial acelerador (Va) mais alto aumenta a energia dos elétrons, gerando fótons com energia média maior. Consequências: Intensidade total da radiação

maior. Tanto o min como o máximo da

intensidade se deslocam para menores comprimentos de onda.

O Espectro CaracterísticoO Espectro CaracterísticoRadiação característica

◦ Se a voltagem Va é levada além de um nível crítico (depende do alvo) ocorrem picos estreitos sobre a curva suave do espectro contínuo.

◦ Os picos surgem em grupos denominados séries: K, L, M e N, com crescente.

◦ A posição dos picos de cada série são característicos do elemento do alvo, e não dependem do potencial acelerador.

Espectro CaracterísticoEspectro CaracterísticoRadiação característica

◦ Elétrons incidentes com energia suficiente, penetram o átomo e deslocam elétrons atômicos das camadas mais internas (p.ex camada K).

◦ Ao retornar para o estado fundamental, elétrons das camadas superiores fazem um “salto” quântico para as de nível inferior, emitindo fótons de ’s definidos pela diferença de energia entre os estados discretos do átomo alvo.

Linhas CaracterísticasLinhas Características Átomo de Cobre

◦ A série K é definida pelas transições permitidas dos níveis L, M, N que levam até o nível K. Da mesma forma são definidas as séries L, M ...

◦ O nível L possui 3 sub-níveis. Transições do sub-nível L não são permitidas. E portanto a linha K é composta por um dubleto K e K muito próximos, não resolvidos pelo equipamento da PHYWE.

◦ O nível M possui 5 sub-níveis e a linha K também é formada por um dubleto ainda mais estreito em sua separação.

◦ k= 154,05 pm k2= 154,43 pm

◦ k= 154,18 pm (média ponderada)

◦ k= 139,22 pm

◦ São valores da literatura para o átomo Cu.

FluorescênciaFluorescênciaEnergia mínima p/excitar o

espectro K com elétrons.Emin= e.Vmin

◦ Vmin é o potencial de excitação

Define-se a fronteira de absorção K (kabs) tal que:

◦ O espectro característico pode ser excitado com radiação (fótons). Fluorescência de raios-X.

Kabs

hceV

min

Fronteira de absorçãoFronteira de absorção A fronteira de absorção

marca uma mudança abrupta do coeficiente de absorção do elemento.

Esta fronteira separa claramente, em termos de energia da radiação incidente a faixa de transmissão da faixa de absorção.

Medidas desse coeficiente permitem determinar esta fronteira. xeIxI ).(

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