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• La scoperta
• Come si producono
• La natura dei raggi X
• Da dove vengono
• A cosa servono
• L'evoluzione : il sincrotrone
La natura dei raggi X
Röntgen chiamò, questa nuova
misteriosa radiazione, raggi X.
Non potevano avere natura
corpuscolare perchè la loro traiettoria
non era influenzata da campi elettrici e
magnetici.
D'altra parte non si riusciva a mettere
in evidenza la loro natura ondulatoria,
in quanto non si riusciva ad ottenere
interferenza o diffrazione.
Ora sappiamo che il problema era la lunghezza d'onda dei
raggi x, che varia tra
l =10-11 e 10-8 m
Nel 1912, Max von Laue
risolse il mistero.
Ottenne figure di diffrazione
facendo incidere i raggi X su
particolari reticoli: i cristalli.
Esercizio: Calcola il corrispondente intervallo delle frequenze.
Note le caratteristiche della radiazione incidente, si può risalire alla disposizione degli atomi nel cristallo. Questo ha avuto importanti applicazioni nello studio di molecole biologiche.
Watson e Crick Rosalind Franklin
Da dove vengono?
I meccanismi di produzione dei raggi X sono
due
• Bremsstrahlung (o radiazione di frenamento)
• Radiazione caratteristica
Se un elettrone cade dal livello n=2 al livello K, cioè n=1, lo
stretto picco di radiazione che ne risulta è detto riga Ka dello
spettro dei raggi x. Analogamente se l’elettrone cade dal
livello n=3 al livello K si avrà la riga Kb. Le lunghezze d’onda
di tali righe variano da elemento a elemento, per cui si parla di
raggi x caratteristici.
L’energia dell’elettrone nel livello n è data da:
Esercizio
a) Fornisci una stima dell’energia minima che deve avere un
elettrone incidente per espellere un elettrone del livello K
da un atomo di tungsteno (Z=74).
Immagina di avere un tubo a raggi x che opera con
una tensione di soli 35 kV.
b) Qual è il valore massimo di Z per cui il tubo è in
grado di espellere un elettrone dal livello K?
72 keV
Z= 51 antimonio
radioterapia
Un acceleratore lineare accelera gli elettroni che urtando
contro un bersaglio emettono raggi x
Lombardia. Inaugurato a Como nuovo macchinario per radioterapia ‘intelligente’Si chiama “Vero” il nuovo acceleratore lineare dell'ospedale S. Anna di Como che può ruotare intorno al paziente e ‘inseguire’ le lesioni tumorali con altissima precisione e quindi con il massimo rispetto dei tessuti sani. Il dispositivo è stato finanziato dalla Regione con 6 mln di euro. (13 gennaio 2012)
Sincrotrone
La maggior parte dei sincrotroni in funzione oggi vengono usati per la produzione di raggi X collimati e relativamente monocromatici, la cosiddetta radiazione di sincrotrone.
Funzionamento:
Questi macchinari sono molto più piccoli e relativamente meno
costosi dei moderni collisori in quanto funzionano solitamente
a energia molto più bassa, dell'ordine di qualche GeV. Inoltre
utilizzano sempre elettroni perché la loro energia può essere
controllata con maggior precisione.
Schema di un
ondulatore.
1) magneti
2) fascio
elettronico
3) radiazione di
sincrotrone
Elettra:
il sincrotrone di Trieste
Applicazioni
•Cristallografia di proteine e grandi molecole organiche e non
•Analisi chimiche per determinazioni di composizione
•Osservazione di cellule viventi e le loro interazioni molecolari
•Incisione di chip elettronici
•Analisi e controllo di semiconduttori
•Studi di fluorescenza
•Individuazione di droga
•Analisi di materiali in geologia
•Diagnosi per immagini in medicina
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