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Producción de Rayos X

Cómo se producen los rayos X

 

Los rayos \(X\) se producen cuando electrones (liberados por un cátodo caliente) con velocidades elevadas, acelerados por potenciales del orden de \(10^{3} V\) hasta \(10^{6} V\), chocan con un objetivo metálico.

 

 

Cuando una carga sufre cambios de velocidad, libera ondas electromagnéticas. En el caso del electrón acelerado, cuando choca con el objeto y se detiene, libera rayos X. 

 

Esos rayos X, siendo ondas electromagnéticas, están formados por fotones. 

 

La energía de los fotones de los rayos \(X\) es dada por las mismas ecuaciones que cualquier otra onda electromagnética, como la luz:

 

\(E=h f=\frac{h c}{\lambda}\)

 

Las longitudes de ondas de los rayos \(X\) son del orden de \(10^{-12} m\) hasta \(10^{-9} m\). Es bueno tener esa noción para cuando vayas a resolver problemas, porque si encuentras valores que se escapan de ese parámetro, ya puedes empezar a sospechar.

 

Lo que ocurre en la emisión de los rayos \(X\) es que la energía cinética de un electrón es transformada en la energía de un fotón. 

 

Como estamos acelerando el electrón con un potencial \(V\), este adquiere una energía:

 

\(e \bullet V\)

 

Donde \(e\) es la carga del electrón.

 

Cuando inciden sobre el objeto metálico, algunos electrones son frenados o desacelerados, perdiendo esa energía. Cuando ocurre esa desaceleración, la energía cinética del electrón se convierte en un espectro contínuo de fotones (emisión de diversos fotones). 

 

El proceso de emisión de fotones es llamado Bremsstrahlung.

 

La energía máxima que un fotón consigue absorber es justamente la energía cinética del electrón \((e V)\). Esa energía máxima está asociada a una frecuencia máxima \(\left(f_{m a x}\right)\) y a una longitud de onda mínima \(\left(\lambda_{m i n}\right)\) por:

 

\(e \cdot V=h f_{m a x}=\frac{h c}{\lambda_{m in}}\)

 

Llamamos a esa longitud de onda mínima \(\left(\lambda_{m i n}\right)\) como longitud de onda de corte, dado por:

 

\(\lambda_{m i n}=\frac{h c}{e V}\)

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