Los rayos X , también conocidos como radiación X , se refieren a la radiación electromagnética (sin masa en reposo, sin carga) de altas energías. Los rayos X son fotones de alta energía con longitudes de onda cortas y, por tanto, de muy alta frecuencia. La frecuencia de radiación es un parámetro clave de todos los fotones, porque determina la energía de un fotón. Los fotones se clasifican según las energías, desde las ondas de radio de baja energía y la radiación infrarroja, pasando por la luz visible, hasta los rayos X de alta energía y los rayos gamma .
La mayoría de los rayos X tienen una longitud de onda que varía de 0,01 a 10 nanómetros (3 × 10 16 Hz a 3 × 10 19 Hz), lo que corresponde a energías en el rango de 100 eV a 100 keV. Las longitudes de onda de los rayos X son más cortas que las de los rayos UV y, por lo general, más largas que las de los rayos gamma.
Espectro de rayos X: característico y continuo
Para los rayos X generados por un tubo de rayos X, la parte de energía que se transforma en radiación varía desde cero hasta la energía máxima del electrón cuando golpea el ánodo. La energía máxima del fotón de rayos X producido está limitada por la energía del electrón incidente, que es igual al voltaje en el tubo multiplicado por la carga del electrón, por lo que un tubo de 100 kV no puede crear rayos X con una energía superior a 100. keV. Cuando los electrones golpean el objetivo, los rayos X se crean mediante dos procesos atómicos diferentes:
Bremsstrahlung . La bremsstrahlung es radiación electromagnética producida por la aceleración o desaceleración de un electrón cuando es desviado por fuertes campos electromagnéticos de núcleos objetivo de alto Z (número de protones). El nombre bremsstrahlung proviene del alemán. La traducción literal es «radiación de frenado» . Según la teoría clásica, cuando una partícula cargada se acelera o desacelera, debe irradiar energía. La bremsstrahlung es una de las posibles interacciones de partículas cargadas de luz con la materia (especialmente con números atómicos altos). Estos rayos X tienen un espectro continuo. La intensidad de los rayos X aumenta linealmente con la frecuencia decreciente, desde cero a la energía de los electrones incidentes, el voltaje en el tubo de rayos X. Cambiar el material del que está hecho el objetivo en el tubo no tiene ningún efecto sobre el espectro de esta radiación continua. Si tuviéramos que cambiar de un objetivo de molibdeno a un objetivo de cobre, por ejemplo, todas las características del espectro de rayos X cambiarían excepto la longitud de onda de corte.- Emisión de rayos X característica. Si el electrón tiene suficiente energía, puede expulsar un electrón orbital de la capa interna de electrones de un átomo metálico. Dado que el proceso deja una vacante en el nivel de energía del electrón del que proviene el electrón, los electrones externos del átomo descienden en cascada para llenar los niveles atómicos inferiores, y generalmente se emiten uno o más rayos X característicos . Como resultado, aparecen picos de intensidad agudos en el espectro en longitudes de onda que son una característica del material del que está hecho el objetivo del ánodo. Las frecuencias de los rayos X característicos se pueden predecir a partir del modelo de Bohr.
La conversión interna es un proceso electromagnético, por el cual un estado de excitación nuclear decae por la emisión directa de uno de sus electrones atómicos .
Dado que el proceso deja una vacante en el nivel de energía del electrón del que proviene el electrón, los electrones externos del átomo descienden en cascada para llenar los niveles atómicos inferiores, y generalmente se emiten uno o más rayos X característicos . A veces, los rayos X pueden interactuar con otro electrón orbital, que puede ser expulsado del átomo. Este segundo electrón expulsado se llama electrón Auger . Esto es muy similar a la captura de electrones , pero en el caso de la captura de electrones, un núcleo cambia su número atómico. Como resultado, el átomo emite un electrón primario de alta energía, rayos X característicos o un electrón secundario Auger, ninguno de los cuales se origina en ese núcleo.
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