onde:
λ = comprimento de onda;
υ = frequência;
h = constante de Planck;
E = Energia;
c = velocidade da luz
Pelo fato da radiação ter um pequeno comprimento de onda, a sua identificação como onda tardou, pois um dos meios de se identificar é pelo fenômeno de interferência, e nesse caso os centros espalhadores necessários para promover a interferência deve ter distancias da ordem do comprimento de ligações químicas, sendo realizado o experimento a partir de estruturas cristalinas..
Para entender como são formados os raios-X, podemos ver por exemplo a aparelhagem na figura 1, que ilustra a geração dos raios-X
Figura 1. Esquema de geração de raio-x.
Na figura 1, temos uma ampola onde se fez vácuo, e dentro da mesma temos o cátodo (uma resistência aquecida) e o ânodo que é um metal (geralmente usa-se cobre ou molibdênio).
Obs. Esse esquema é uma simplificação, no aparelho de DRX temos uma ampola dessa mas o principios é o mesmo.
A produção de raio-x ocorre da seguinte forma, ao ser aplicado uma diferença de potencial da ordem de alguns KeV (Kilo elétrons volts) entre o ânodo (metal que pode ser cobre ou molibdênio por exemplo) e o cátodo (geralmente um filamento de Tungstênio aquecido), ocorre o desprendimento de elétrons do cátodo, e estes são acelerados e se chocam bruscamente com o ânodo. Como resultado do choque com o ânodo são gerados os raios-x, no qual seu espectro tem a aparência da figura 2.
Figura 2. Espectro de emissão de raio-x.
Na figura 2, podemos notar uma radiação de fundo conhecida como radiação de frenagem de Bremsstrahlung, que é gerada quando um elétron acelerado sofre um desaceleramento com desvio na sua rota, resultando na emissão de radiação com diferentes comprimentos de onda, o esquema desse fenômeno pode ser observado na figura 3.
Figura 3. Geração de raios-x de Bremsstrahlung
Os picos contidos no espectro de raios-x, são conhecidos por radiação característica, pois são características do elemento que constitui o material do ânodo. Sua geração (ilustrada na figura 4) consiste no seguinte, inicialmente, o elétron acelerado é espalhado inelasticamente ao se chocar com um elétron da camada interna K, retirando-o e gerando uma lacuna. Na sequência um elétron da camada mais energética L ou M decai para a camada K emitindo radiação eletromagnética com energia igual a diferença entre os níveis inicial e final.
Se o elétron decai de L para K teremos a emissão de radiação do tipo Kα, se decair de M para K o tipo Kβ (mais energética) é emitido.
Figura 4. Geração de raios-x característico.
Referências:
[1] Vídeo aula "Espectros de Raio X", Professor Jorge Sá Martins (https://www.youtube.com/watch?v=pOxZBPyE5cM )
[2] Eisberg, R.; Resnick, R.; Física Quântica, Átomos, Moléculas, Sólidos, Núcleos e Particulas, Editora Campos.
