Fisica e propedeutica biofisica - raggi x

Raggi X

Il modello atomico di Bohr

Atomo di Rutherford: non può esistere! Nel modello di Bohr gli elettroni sono individuati solo dal “livello energetico”… per cui non abbiamo un’orbita, ma solo una distribuzione di probabilità!

L'ipotesi quantistica

Nell’atomo di Bohr non sono ammesse “energie intermedie” per gli elettroni: l’energia è quantizzata! Un elettrone può passare da un’orbita all’altra scambiando un’energia minima E” - E’.

Onda o particella?

Una radiazione è una propagazione ondosa (es. onde radio, luce, raggi X) oppure di particelle (raggi catodici nella TV)… ma ogni onda è una particella e viceversa!

ν = ⋅ ν = ⋅ E h E h: energia della particella Eν: frequenza dell’onda × -34 Js: costante di Planck = 6.62 × 10^-34 Js.

Le particelle (quanti) del campo elettromagnetico si chiamano fotoni.

L'elettronvolt

È un’unità di misura di energia (come lo joule) tipicamente usata in fisica atomica. È la variazione di energia che un elettrone subisce nell’attraversare una differenza di potenziale di 1 volt. Pertanto, è il prodotto della carica dell’elettrone per 1 volt: 1 eV = (1.60 ⋅ 10^-19 C) ⋅ (1 V) = 1.60 × 10^-19 J

Scoperta dei raggi X

Nel 1895 Roentgen stava studiando i raggi catodici con un tubo di Crookes. Un fascio di elettroni accelerato produceva fluorescenza sulla parete interna del tubo ricoperta di platinocianuro di bario. Scoprì che la fluorescenza era provocata, anche schermando il tubo, da una radiazione sconosciuta molto penetrante: li chiamò raggi X.

Caratteristiche dei raggi X

• Frequenza: 10¹⁶ – 10²² Hz
• Molto penetranti
• Si attenuano attraversando la materia
• Non sono deviati da campi elettrici e magnetici
• Producono fluorescenza
• Impressionano lastre fotografiche

Il tubo Coolidge

Simile al tubo di Crookes usato da Roentgen nei suoi esperimenti. Costituito da: un tubo a vuoto, un catodo, un anodo “bersaglio”. Il catodo “spara” elettroni per effetto termoionico. Questi vengono fortemente accelerati (10³ – 10⁵ kV) ed impattano sul bersaglio.

Produzione dei raggi X

Si verificano 3 fenomeni in un tubo Coolidge: Conversione i...