A descoberta dos raios X

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A descoberta dos raios X
Prof. Raphael Santos
Descrição
Construção histórica da radiologia e as descobertas científicas nos campos da Física e da Química, que culminaram na descoberta dos raios X e no
desenvolvimento da radiologia como campo de conhecimento e como campo profissional.
Propósito
Conhecer a história da radiologia e dos raios X é fundamental para a formação da identidade profissional e dos campos de saber, uma vez que a
análise do percurso histórico nos permite explicar a realidade e os embates inerentes ao contexto atual.
Objetivos
Módulo 1
Modelos atômicos
Reconhecer os modelos atômicos existentes e sua construção teórica.
Módulo 2
A descoberta dos raios X
Listar os cientistas que precederam a descoberta dos raios X e suas contribuições.
Módulo 3
Vida e obra de Röntgen
Relacionar os aspectos da vida e obra de Röntgen com o propósito de seus estudos.
1 - Modelos atômicos
Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer os modelos atômicos existentes e sua
construção teórica.
Com base no filósofo tcheco Karel Kosik, propomos que você entenda a realidade como parte de uma totalidade: estruturada e inseparável. Não
podemos estudar “a parte fora do todo”, tampouco tomar o todo apenas pela parte, como a maioria das pessoas faz. Tudo está conectado!
Precisamos recorrer ao passado para compreender nosso presente, bem como para criar uma nova perspectiva de futuro.
Será que a radiologia sempre foi como é hoje? Complicado responder a essa pergunta, não é? Afinal, não vivemos o período de seu
surgimento. É exatamente por isso que os registros são importantes: para nos ajudar a compreender a realidade atual com uma análise do
percurso histórico. Como será que se trabalhava com raios X no século passado, por exemplo? Quando foi realizada a primeira radiografia
diagnóstica dentro de um hospital? Essas são algumas das perguntas que a análise histórica de uma área ou de uma ciência nos permite
responder. E é por isso que estamos aqui!
Neste conteúdo, entenderemos a importância das pesquisas anteriores para a descoberta dos raios X. Além disso, conheceremos a história
por trás dos fatos na vida e obra de Wilhelm Conrad Röntgen, o que nos ajuda a compreender a importância do conhecimento científico no
trabalho com radiologia.
Introdução
A realidade é um todo estruturado, dialético, no qual ou do qual um fator qualquer
(classes de fatos, conjunto de fatos) pode vir a ser racionalmente compreendido.
(KOSIK, 2007, p. 44)
Mas para que tanta filosofia?
Em sentido literal, radiologia seria apenas a ciência que estuda as radiações. No entanto, seu estudo vai muito além, pois requer interface com várias
áreas, como Física, Química, Matemática e Biologia. Assim, encontramos a aplicação mais famosa dos estudos em radiologia: o diagnóstico por
imagem ou radiologia médica. O que temos hoje na área da radiologia é reflexo de sua construção histórica. Neste módulo, vamos dar um passeio
na história para compreender sobre os modelos atômicos.
Modelos atômicos
Um dos grandes desafios da humanidade é descobrir quem somos, de onde viemos e para onde vamos. Se nós somos poeira estelar, como afirmava
o cientista Carl Sagan, ou se viemos do pó da terra, como afirmam os cristãos, só a Ciência é capaz de revelar. No entanto, as mesmas indagações
feitas nos tempos de Leucipo e Demócrito (450 a.C.) se fazem até hoje: do que a matéria é formada? Isso mesmo, vamos começar essa viagem pela
Grécia!
Os quatro modelos atômicos científicos mais aceitos para fins didáticos.
As primeiras contribuições sobre essa temática, foram feitas por Empédocles (500 a.C.), que criou a teoria dos quatro elementos. Para ele, tudo que
existe no universo era composto pela combinação de quatro elementos primários: terra, fogo, ar e água. Essa ideia foi aperfeiçoada por outro grego:
Aristóteles (350 a.C.). Observando a natureza, Aristóteles concluiu que havia uma ordem entre esses quatro elementos naturais e que existia
qualidades inerentes a cada um: fogo (seco e quente), água (frio e úmido), ar (úmido e quente) e terra (seco e frio). Desse modo, Aristóteles
acreditava que mudando essas configurações da matéria, poderíamos transformar um elemento em outro.
Todavia, o primeiro conceito de átomo surgiu com outros dois gregos: Leucipo e Demócrito (450 a.C.). Esses filósofos foram os que fizeram as
proposições mais contundentes acerca do que conhecemos hoje por átomo. Vamos conhecer?
Modelo atômico grego
Para Leucipo e Demócrito, se determinada substância fosse incessantemente dividida, chegaríamos a uma partícula elementar, invisível, indivisível e
eterna. A ela foi atribuído o nome atomon que, no grego clássico, significa indivisível: “a” (não) + “tomo” (dividir).
Outra proposição interessante é que matéria e substâncias seriam compostas de diferentes atomons ou por combinações de diferentes tipos deles,
com formatos e tamanhos distintos. Além disso, eles acreditavam que uma substância poderia se transformar em outra, se esses átomos fossem
rearranjados em sua estrutura.
Porém, a filosofia grega não buscava definir verdades. Somente no período renascentista (entre os séculos XIV e XVI), o pensamento científico se
desenvolve com a separação entre a racionalidade humana e a visão divina e, foi a partir de Galileu Galilei, o Pai da Ciência Moderna, que se constitui
um método de conhecer o mundo. Assim, surgiram os modelos científicos sobre o átomo. Vamos conhecê-los!
Saiba mais
Filosofia não é a mesma coisa que Ciência. Para a Filosofia, as conclusões são obtidas pela contemplação da natureza e as afirmações não
pretendem exprimir verdades, mas apenas impressões. Já a Ciência busca a verdade testando hipóteses, após a observação de um fenômeno. Os
experimentos confirmam ou refutam essas hipóteses, que validam a teoria como verdadeira. Por isso, o modelo grego não é considerado pela
Ciência Moderna.
Modelo atômico de Dalton
Em 1807, revisitando o modelo grego, John Dalton propôs o primeiro modelo atômico científico. Mesmo superado, ele é considerado a base da
teoria atômica moderna até hoje. Para você não achar que é um modelo grego “melhorado”, o que diferencia o modelo de Dalton do modelo grego
são os fatores que diferenciam a Ciência da Filosofia: evidências, hipóteses, testes e constatações, que foram formuladas de acordo com teorias
científicas.
John Dalton (1766-1844), físico e químico britânico.
Estátua de John Dalton, na Faculdade de Ciências e Engenharias da Universidade Metropolitana de Manchester, Reino Unido.
Dalton estruturou seu modelo em evidências testadas e explicadas com base nos resultados dos experimentos.
Essa é a principal diferença para o modelo grego, pois a Filosofia se baseia na abstração, nos sentidos e na
experiência, como dissemos.
Vamos conhecer quais foram as principais constatações de John Dalton?
Toda matéria é formada por partículas esféricas, maciças, indivisíveis, invisíveis e indestrutíveis chamadas de átomos (permanece o nome
atribuído pelos gregos).
Todos os átomos de um elemento têm propriedades idênticas.
Átomos de diferentes elementos têm propriedades distintas.
As ligações poderiam ocorrer entre átomos do mesmo tipo ou entre tipos distintos.
Com essas constatações, Dalton definiu dois conceitos importantes para a Ciência Moderna:
1. O átomo é a menor partícula de um elemento que conserva suas propriedades químicas.
2. A molécula é a combinação de dois ou mais átomos que agem como um novo átomo.
Veja a seguir fotos dos resultado da pesquisa de John Dalton, com suas tabelas de elementos químicos, e suas possíveis combinações. Observe
que cada elemento tem um símbolo diferente e pode ser combinado de várias formas.
Uma reprodução da Placa IV de "Um Novo Sistema de Filosofia Química" de John Dalton, publicado em 1808.
Partículas de Daltons.
Os símbolos dos elementos de Dalton, 1806.
Mas e quanto às evidências? Quais foram os conceitos teóricos que sustentaram a teoria de Dalton? O modelo atômico de Dalton estava
fundamentadona lei de conservação de massas (Antonie Lavoisier) e na lei das proporções definidas (Louis Proust).
Lavoisier
A matéria não é criada nem destruída, a energia se conserva antes e após as reações. Se a matéria consistia em átomos indestrutíveis, as reações
químicas apenas alteravam as ligações entre eles, mas não os destruíam, de modo que os compostos se alteravam e a massa se conservava no
final.
Proust
Um composto é formado por elementos na mesma proporção de massa. Se uma molécula de água tem 2 hidrogênios e 1 oxigênio (16x mais
pesado), a proporção de massa será 8:1. Logo, os elementos nunca estariam na água em outra proporção. Dalton afirmava que a proporção dos
átomos em um composto era fixa.
Modelo atômico de J. Dalton: bola de bilhar.
De forma didática, o átomo de Dalton é conhecido como modelo da bola de bilhar: esfera dura, maciça e difícil de quebrar. De modo geral, cada
átomo seria uma dessas bolas, com tamanhos, cores e pesos diferentes, que se ligariam entre si para formar outras matérias.
Curiosidade
John Dalton também foi o precursor dos estudos da discromatopsia: alteração genética que provoca a incapacidade de diferenciar algumas cores.
Ele mesmo era portador desse distúrbio, que foi chamado posteriormente de daltonismo.
Modelo atômico de Thomson
A teoria de Dalton foi sustentada por um bom tempo. Em 1869, Dimitri Mendeleiev publicou a tabela periódica, o que revolucionou os estudos sobre
o átomo. No entanto, em meados de 1897, o físico inglês Joseph John Thomson realizou um experimento que refutou parte considerável da teoria
atômica de Dalton. Vamos conhecer um pouco mais?
Joseph John Thomson (1856-1940), físico britânico.
Thomson foi o precursor dos estudos sobre o elétron: a partícula de carga negativa, que você já conhece. Ele colocou 2 placas elétricas em volta de
uma ampola de Crookes adaptada e efetuou disparos de raios catódicos entre duas placas carregadas. Thomson percebeu que os raios catódicos
defletiam em direção à placa positiva. Logo, ele propôs que o raio catódico continha carga negativa. Thomson notou que os raios catódicos eram
disparados de filamentos metálicos do cátodo. Ou seja, provavelmente era esse metal que liberava a carga negativa. Thomson concluiu que a
matéria contém uma partícula elétrica com carga negativa!
Veja, na imagem a seguir, o esquema do experimento: cátodo emite raios catódicos entre duas placas carregadas. O raio catódico é desviado para o
lado da placa com carga positiva, indicando que os raios catódicos seriam compostos por partículas de carga negativa, possivelmente arrancadas
do filamento no cátodo.
Diagrama da experiência de J. J. Thomson com raios catódicos.
Naquela época, não se tinha conhecimento sobre a existência de propriedades elétricas na matéria. Isso levou Thomson a constatar que toda
matéria possuía e emitia partículas com cargas negativas, as quais foram batizadas com o nome de elétron.
Atenção!
Considerando a descoberta de J. J. Thomson, não era apenas a massa que determinava a ligação entre átomos, como postulou Dalton. Além disso,
existia uma natureza elétrica na estrutura do átomo. Esta descoberta derrubou a teoria da indivisibilidade do átomo: se existiam duas partículas, ele
já não era indivisível. Assim nascia um novo modelo atômico.
Veja as constatações de Thomson após o experimento:
O átomo não era maciço, mas incrustado de outras pequenas partículas de carga oposta.
O átomo não era neutro, mas seu total de cargas positivas e negativas era nulo.
A presença das cargas elétricas distintas explicava a ligação entre alguns tipos de átomos.
De forma didática, o modelo atômico de Thomson é conhecido como modelo de pudim com passas (ou ameixas), sendo o pudim a área de massa e
carga positiva desse átomo e as passas são as partículas menores, numerosas, com carga negativa.
Modelo atômico de pudim com passas ou plum pudding.
A massa do pudim inglês é o corpo do átomo, com carga positiva. As passas são os elétrons: as partículas negativas.
Modelo atômico de Rutherford
Ernest Rutherford (1871-1937), físico e químico neozelandês.
Ernest Rutherford foi aluno de J. J. Thomson na Universidade de Cambridge. Já formado, durante suas pesquisas, o neozelandês passou a
questionar algumas proposições feitas por seu mentor, em seu modelo atômico do pudim com passas.
Veja os questionamentos:
As cargas não seriam incrustadas, mas deveriam estar em ambiente diferente do átomo.
Cargas opostas não permanecem tão próximas como no modelo do pudim com passas.
Seria desproporcional considerar uma partícula positiva e várias partículas negativas.
No entanto, Rutherford precisava testar essas hipóteses. Para isso, em 1909, juntamente com seus colaboradores Hans Geiger e Ernest Marsden, ele
realizou o seguinte experimento:
1. Uma fonte de polônio (emissora alfa) é colocada em uma selagem com um orifício.
2. Essa fonte foi disposta em frente a uma fina lâmina de ouro.
3. Ao redor dessa lâmina, foram posicionados detectores de cintilação.
4. O orifício permitia que as partículas alfa passassem e colidissem com a lâmina de ouro.
5. Os cientistas observavam as reações luminosas produzidas nos detectores.
Experimento de Geiger-Marsden, realizado sob supervisão de Rutherford.
Pela teoria de Thomson, as partículas alfa (positivas) deveriam sensibilizar o detector frontalmente, sem defletir. A partícula alfa era muito menor
que o átomo, o que permitia que ela o penetrasse em linha reta facilmente, pois Thomson considerava o corpo do átomo difuso e pouco denso,
assim como um pudim. Veja a seguir:
Curiosidade
Foi o próprio Rutherford que batizou a carga positiva de próton. No grego, protos significa primeiro e o nome serviu bem, uma vez que foram as
primeiras partículas identificadas.
No entanto, Rutherford observou que as radiações alfa também foram detectadas em áreas muito diferentes do detector. Isso provava que as
partículas foram ricocheteadas para direções opostas, inclusive. Com essa observação, Rutherford concluiu que:
As partículas positivas da lâmina de ouro não eram difusas, mas compactas, densas. Isso explicava o fato de as partículas alfa serem
ricocheteadas.
Pelo fato de a maior parte da radiação não defletir, o “corpo” atômico seria muitíssimo pequeno, e não incrustados nele, como Thomson
postulava.
Se partículas positivas são defletidas quando atraídas por cargas negativas, os elétrons estariam circundando o átomo, e não incrustados nele,
como Thomson postulava.
As partículas positivas eram extremamente duras, e não difusas como um pudim.
Com base nos resultados desse experimento, em 1911, Rutherford formalizou o modelo planetário. O átomo seria composto de uma região central
(como o Sol), denominada núcleo. Nela, estariam os prótons: as partículas com carga positiva. Ao redor do núcleo, os elétrons faziam movimento
orbital, como os planetas. Além disso, o núcleo seria muitíssimo pequeno, e o espaço entre ele e a eletrosfera seria muito grande, um grande vazio.
Modelo atômico planetário de Rutherford.
Sistema solar, para comparação.
Vamos conhecer as principais constatações de Rutherford?
O átomo não era indivisível, pois existiam duas regiões distintas: núcleo e eletrosfera.
A quantidade de partículas positivas era igual a das partículas negativas.
A carga elétrica total de um átomo deveria ser nula em razão disso.
As cargas elétricas se mantinham sempre afastadas por um grande espaço vazio.
O átomo seria a menor quantidade de matéria que caracterizava um elemento e que conservava suas propriedades. Abandonou-se a ideia do
átomo como menor partícula.
Atenção!
Em 1932, a teoria de Rutherford foi aprimorada pelo físico britânico James Chadwick (1891-1974), com a descoberta de uma terceira partícula
subatômica: o nêutron. Dessa forma, a estrutura nuclear do átomo passou a contar com prótons e nêutrons.
Modelo atômico de Bohr
Niels Bohr (1885-1962), físico dinamarquês.
Da mesma forma que ocorreu entre Rutherford e Thomson, Niels Bohr foi alunode Rutherford e acompanhou toda trajetória de pesquisa de seu
mestre. Entretanto, em 1913, uma questão lhe trouxe dúvidas:
• Se o modelo segue a teoria planetária, essas cargas elétricas não deveriam realizar movimentos ordenados ao redor desse núcleo?
• Caberiam todas as cargas elétricas em uma só órbita, considerando que cargas opostas se repelem entre si?
Como essas questões não foram explicadas pela teoria de Rutherford, Bohr propôs alguns ajustes. Ele explicou que os elétrons circundavam esse
núcleo em “raias” definidas, com número limitado de elétrons, em cada. O restante dos elétrons se organizavam em raias mais externas ao núcleo.
Essa explicação preenchia as lacunas deixadas pelo modelo planetário, no qual os elétrons circundavam desordenadamente ao redor do núcleo.
Corrida com raias definidas.
Modelo de Bohr.
Além disso, Bohr propôs que essas camadas se organizariam por níveis energéticos diferentes, conforme sua quantização de energia. Isso
complementava o modelo planetário, pois as órbitas dos planetas também ocorrem em razão da energia de atração entre eles e o Sol. A proposição
de Bohr ajudou a explicar outros fenômenos, como a emissão e absorção de luz. Veja no esquema a seguir:
Diagrama do átomo de Bohr: camada K (n=1), camada L (n=2) e camada M (n=3).
Esquema de absorção de luz. Quando um elétron absorve energia, ele salta para a camada mais externa.
Esquema de emissão de energia luz. Quando um elétron salta para uma camada externa, ele emite luz proporcional à diferença de energia.
Vamos resumir as principais considerações de Niels Bohr? Veja a seguir:
Os elétrons giram em torno do núcleo em órbitas fixas e definidas: as camadas eletrônicas.
As camadas se organizam em níveis energéticos conforme a energia de ligação entre elétrons e os prótons do núcleo.
Uma camada eletrônica comporta um limite de elétrons, que aumenta de dentro para fora.
Como os postulados de Rutherford foram apenas complementados, o modelo passou a ser chamado de modelo de Rutherford-Bohr. Esse é o
modelo didático atual, mais utilizado em escolas e universidades.

Evolução conceitual dos modelos atômicos
O especialista, Raphael Santos, vai associar a evolução dos modelos atômicos com a evolução da ciência e tecnologia que permitiu novas
descobertas. Modelos atômicos após Niels Bohr. Ele também vai listar outros modelos atômicos propostos após o modelo de Rutherford-Bohr e
discutir por que, ainda hoje, este é o modelo mais aceito. Vamos lá!
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
No experimento de Rutherford, uma fonte de polônio foi colocada frente a frente com uma lâmina fina de ouro. Ao redor desta lâmina foi
instalada uma placa detectora para observar se a radiação do polônio atravessaria ou não a lâmina de ouro. Agora, leia e avalie as afirmações a
seguir sobre o experimento:
I – As partículas foram desviadas pois a radiação gama do polônio tem carga positiva.
II – O esperado era que todas as partículas atravessassem a lâmina em uma única direção.
III – O desvio era causado pela presença de cargas positivas e negativas nos átomos de ouro.
Marque a opção que contenha apenas afirmações corretas:
Parabéns! A alternativa E está correta.
Se a teoria de Thomson fosse verdadeira, as partículas emitidas pelo polônio atravessariam sem desviar da trajetória. No entanto, Rutherford
observou que a radiação alfa do polônio foi desviada pelo fato de o núcleo dos átomos de ouro serem pequenos, sólidos e terem a mesma
carga positiva da partícula alfa. Os desvios maiores eram causados pela repulsão entre radiação e núcleo. Os desvios menores eram
provocados pela atração da radiação alfa com os elétrons (carga negativa) dos átomos de ouro.
Questão 2
Qual dos modelos atômicos científicos considera o átomo como a menor partícula existente, maciça, invisível e indivisível?
A I, apenas.
B II, apenas.
C III, apenas.
D I e II, apenas.
E II e III, apenas.
Parabéns! A alternativa B está correta.
O modelo grego não é considerado científico pelo fato de Leucipo e Demócrito terem estudado apenas pela observação, sem experimentos ou
proposição de hipóteses. O modelo de Thomson considera a existência de mais uma partícula, com carga elétrica oposta, invalidando a ideia de
ser uma partícula única e indivisível. Tanto os modelos de Rutherford e de Schrödinger consideram partículas distintas, opostas, em regiões
distintas, o que também desconsidera a ideia de estrutura indivisível. Logo, resta apenas o modelo de Dalton: o primeiro modelo atômico
científico.
2 - A descoberta dos raios X
Ao �nal deste módulo, você será capaz de listar os cientistas que precederam a descoberta dos
raios X e suas contribuições.
Neste módulo, você vai conhecer cientistas que realizaram pesquisas e desenvolveram instrumentos utilizados por Röntgen antes da descoberta
dos raios X.
Comentário
Lembre-se de que a Ciência avança sempre nesta lógica: uma pesquisa é complementada por outra, uma teoria embasa a descoberta de outros
fenômenos ou a criação de outros instrumentos, e assim por diante.
A Modelo grego
B Modelo de Dalton
C Modelo de Thomson
D Modelo de Rutherford
E Modelo de Schrödinger
Sem contribuições prévias, Röntgen levaria muito mais tempo para chegar a seus resultados; ou talvez nem conseguisse descobrir os raios X do
modo que realmente ocorreu.
O que tínhamos antes dos raios X?
Precisamos conhecer um pouco sobre os raios X antes, para entendermos a importância de teorias, conceitos e instrumentos utilizados na época.
Saiba que:
Raios X são produtos de interações elétricas, produzidas artificialmente.
A produção ocorre em um tubo de vidro sob vácuo, com dois eletrodos dentro.
O eletrodo negativo produz corrente elétrica de alta tensão em um filamento.
A alta tensão aplicada dispara feixes de elétrons contra o eletrodo positivo.
No eletrodo, a descarga elétrica causa reações químicas nos átomos do material.
Essas reações químicas produzem feixes de raios X e alta quantidade de calor.
Ampola de raios X com ânodo fixo e cátodo em aquecimento.
Ampola de raios X com ânodo giratório.
Os tubos de raios X modernos derivam de ampolas elétricas, projetadas para controlar a intensidade e energia
desses raios catódicos. A descoberta dos raios X ocorreu pela observação das placas fluorescentes, que brilhavam
mesmo distante da ampola. Todos sabiam que raios catódicos faziam brilhar placas de fósforo e o gás rarefeito
dentro dessas ampolas. No entanto, os raios catódicos eram considerados matéria. Não poderiam atravessar o
tubo, para o meio externo. Entendeu o dilema?
Röntgen, sendo físico, tinha domínio sobre conceitos e teorias de transferência de carga elétrica, reações eletroquímicas e produção de corrente
elétrica; sabia correlacionar os fenômenos aos conceitos e explicar o que observava. O que faremos agora é conhecer quem foram os principais
cientistas e as teorias envolvidos nos experimentos de Röntgen.
Contribuições de Hittorf para a radiologia
Johann Wilhelm Hittorf foi um físico alemão, nascido na cidade de Bonn e um dos primeiros cientistas a estudar fenômenos eletroquímicos. Foi dele
o primeiro cálculo sobre capacidade de transporte de eletricidade entre átomos e moléculas carregadas (íons). Em suas primeiras investigações
com alótropos de fósforo e selênio, Hittorf conseguiu demonstrar a produção de corrente elétrica por meio do movimento dos íons com velocidades
diferentes. Essa observação contribuiu para se compreender sobre a fração da corrente elétrica transportada por cada espécie iônica.
Johann Wilhelm Hittorf (1824-1914), físico alemão.
Hittorf foi o primeiro a estudar esse transporte de carga dentro de um bulbo de vidro ou quartzo com gás dentro. Ele utilizou um tubo de Geissler
com um gás levemente rarefeito, o que produzia efeitos fluorescentes quando interagiam com essa carga elétrica. Além disso, Hittorf percebeu que
esses “raios energéticos” desviavam de trajeto quando se aproximava um ímã dotubo. Posteriormente, em 1870, essa ampola foi batizada como
tubo de Hittorf.
Geissler
Heinrich Geissler era filho de um assoprador de vidros e aprendeu o ofício do pai. Fundou uma fábrica para a produção desses tubos com baixa
pressão.
Veja na imagem a seguir que o cátodo, com carga negativa (N) conduz energia elétrica para o ânodo (a), com carga
positiva (P). Entre eles, temos uma barreira (b) metálica que é aquecida e produz os raios catódicos e luz interna na
ampola.
Exemplar de um tubo Hittorf-Crookes.
Diagrama de funcionamento de um tubo Hittorf-Crookes.
Em resumo, Hittorf produziu o primeiro tubo capaz de descarregar cargas elétricas em gases rarefeitos e produzir os fenômenos de luminescência.
Além disso, ele foi o precursor dos estudos com esses raios energéticos, pesquisando sua origem, interações com campos magnéticos e com
outros materiais. O grande feito foi o tubo de Hittorf, um dos primeiros projetados para a produção de raios catódicos.
Atenção!
Na época de Hittorf, a energia elétrica ainda não era bem conhecida e era chamada de raios energéticos. Foi o físico alemão Eugen Goldstein (1850-
1931) que percebeu que essa energia saía do cátodo, batizando-as de raios catódicos.
Contribuições de Crookes para a radiologia
William Crookes (1832-1919), químico e físico britânico.
Com experiência em espectrometria, o físico-químico inglês William Crookes desenvolveu incialmente o radiômetro, um bulbo de vidro, com vácuo
parcial em seu interior e um eixo com uma hélice montada nele. Na presença de luz ou calor, as pás do radiômetro começavam a girar sem força
motriz. As habilidades desenvolvidas nesse invento permitiram a Crookes perceber falhas no tubo de Hittorf e melhorar o rendimento na produção
de raios catódicos.
Radiômetro de Crookes.
Modo de funcionamento do radiômetro de Crookes.
Em seu novo projeto, Crookes ajustou falhas na condutividade elétrica e reduziu a pressão ao máximo possível. Dessa forma, quanto mais se reduzia
a pressão, raios catódicos mais potentes eram produzidos no cátodo. Seus tubos passaram a ser produzidos em larga escala para os laboratórios
de Física e, na comunidade científica, passou a ser chamado de ampola de Crookes. Em uma adaptação de seu protótipo, foi colocada uma cruz de
Malta no interior da ampola. Durante a exposição de raios catódicos, Crookes percebeu que, na parte posterior da cruz, se formava uma sombra
nítida em meio à luz fluorescente. Esse fenômeno trouxe uma constatação importante para Crookes:
Os raios catódicos eram absorvidos pelo metal.
Pelo formato da sombra, os raios catódicos se movem em linha reta.
Veja nas imagens a seguir a ampola de Crookes em duas situações: desligada e com tensão aplicada. Perceba a
fluorescência causada pelo gás rarefeito e a sombra da Cruz de Malta na parede posterior da ampola.
Ampola de Crookes desligada.
Ampola de Crookes com tensão aplicada e passagem dos raios catódicos.
Por meio dessas proposições, hoje sabemos que os raios X também se movem em linha reta, pois têm a mesma natureza dos raios catódicos. Do
mesmo modo, raios X são absorvidos por materiais muito densos. A principal diferença entre eles é a capacidade de penetração dos raios X em
outros materiais, coisa que os raios catódicos não realizam. Foi justamente com uma ampola de Crookes que os raios X foram percebidos pela
primeira vez por Röntgen.
Crookes foi um grande pesquisador e inventor. Veja a seguir algumas das descobertas e inventos de William Crookes, para além dos raios X:
1. Criou o espintariscópio – instrumento pioneiro na metrologia da radioatividade nuclear.
2. Foi um dos principais cientistas na identificação do elemento hélio (2He4).
3. Foi responsável pelo descobrimento de um elemento que apresentava uma linha de emissão espectral verde fluorescente. Para esse elemento,
deu o nome de Tálio.
O espintariscópio de Crookes é ilustrado abaixo. Veja o esquema de seu funcionamento: em cima, temos uma lente
ocular de focagem (ocular telescópica positiva) acoplada a um filme plástico revestido na parte traseira com
sulfeto de zinco ativado por prata. Esse filme brilhava na presença de fonte de partículas alfa (amerício do detector
de fumaça comum), na parte inferior da imagem.
Espintariscópio de Crookes.
Esquema de funcionamento do espintariscópio de Crookes.
Os televisores antigos eram chamados de CRT. Curiosamente, essa é a sigla para Cathode Rays Tube que, em tradução livre, significa tubo de raios
catódicos. Em outras palavras, a imagem de TV também era formada por um canhão de elétrons que sensibilizavam uma tela fosforescente,
produzindo imagem. Será que eles também produziam raios X?
CRT de um televisor antigo, de tubo.
Esquema de um CRT: 1. Grade de controle; 2. Ânodo; 3. Bobinas defletoras; 4. Aquecedor; 5. Cátodo; 6. Feixe de elétrons; 7. Bobina de focalização; 8. Tela fluorescente.
Contribuições de Thomson para a radiologia
Você se lembra da contribuição de Thomson com a criação modelo atômico do pudim de passas? Ele se aproximou das pesquisas que
investigavam a natureza e as propriedades dos raios catódicos e utilizou ampolas de Crookes no seu experimento sobre a condução elétrica.
Joseph John Thomson (1856-1940), físico britânico.
Mesmo após a alteração no tubo feita por Crookes (que possibilitou mais vácuo dentro do tubo), Thomson percebeu que o amperímetro continuava
acusando corrente sempre que se aplicava tensão no tubo. Já se sabia que a luminescência era produzida pela interação dos raios catódicos com o
gás rarefeito. Mas o que acontecia nesse tubo com mais vácuo?
Experimento de Thomson, com uma ampola de Crookes e deflexão dos raios catódicos com um ímã.
A partir desse experimento, Thomson constatou que o fenômeno não dependia do gás e era decorrente da interação dos raios catódicos com o
material metálico. Em resumo, ele postulou que a luminescência era causada por algum tipo de radiação que o cátodo emitia quando esses raios
catódicos colidiam com o fundo do vidro ou qualquer anteparo dentro do tubo.
J. J. Thomson em seu laboratório, em 1897.
Em 1897, Thomson deduziu que raios catódicos eram formados por cargas negativas, liberadas do metal do cátodo em linha reta e que,
independentemente do tipo de metal, essa carga era emitida. Thomson provou também que os raios catódicos eram defletidos sempre que
interagiam com campos elétricos ou magnéticos, desviando para o eletrodo positivo. Com isso, ele afirmou que raios catódicos eram feixes de
elétrons livres acelerados. Thomson também deduziu que a massa desse elétron era mil vezes menor que a massa do hidrogênio.
Ampola utilizada por Thomson em seu experimento, com duas bobinas de indução acopladas e dois conectores para gerar carga em duas placas metálicas.
Esquema técnico do experimento de Thomson: a inversão de polaridade nas placas desviava a direção do feixe de raios catódicos. Na ausência de carga, o feixe permanecia em linha reta.
Conheça as principais contribuições de J.J. Thomson:
Foi o primeiro a identificar e caracterizar o elétron como a primeira partícula subatômica.
Foi o idealizador do modelo atômico baseado na presença de elétrons – pudim com passas.
Foi o primeiro a explicar que raios catódicos são feixes de elétrons livres acelerados.
Definiu a relação de massa e carga entre o elétron e a massa nuclear do átomo (prótons).
Para a radiologia, esses conhecimentos nos ajudam a entender a importância dos fatores elétricos na produção dos raios X. A quilovoltagem e a
miliamperagem da corrente elétrica influenciam na produção dos raios X, pois permitem que mais elétrons (mA) com mais energia (KV) sejam
liberados dos átomos do cátodo e, consequentemente, mais raios X com mais energia também sejam emitidos.
Painel de comando de um equipamento de raios X móvel e os seletores de KV, mA e mAs.
Saiba mais
Embora os estudos de Thomson tenham ocorrido em 1897 (dois anos depois da descoberta dos raios X), a teoria sobre o elétron ajudou no
embasamento teórico de Röntgen e na descriçãodo fenômeno durante o experimento com a ampola de Crookes.
Contribuições de Lenard para a radiologia
Philipp Lenard foi assistente de Heinrich Hertz e um exímio investigador dos raios catódicos. Muitas propriedades das cargas elétricas aceleradas
que conhecemos hoje em dia são resultado dos testes realizados por Lenard. Mas que experimento tão importante foi esse?
Se você voltar nos estudos de Thomson e Crookes (ambos britânicos), vai perceber que todos eles estudavam os raios catódicos dentro do tubo.
Eles acreditavam que os raios catódicos não sairiam do vidro, pois eram considerados fluxo de partículas dotadas de carga negativa. Portanto, era
inconcebível que os raios catódicos conseguissem atravessar o vidro sem estilhaçá-lo, pois consideravam raios catódicos como matéria. Lenard fez
diferente!
Philipp Eduard Anton von Lenard (1862-1947), físico austro-húngaro.
Raios catódicos são feixes de elétrons emitidos de um eletrodo negativo e atraídos por um eletrodo positivo, sem
fios condutores. Os eletrodos são emparelhados um contra o outro, dentro de um tubo com gás rarefeito ou vácuo.
Como a descarga parte do cátodo, o nome do fenômeno foi batizado de raios catódicos.
A linha alemã de Física assumia que os raios catódicos eram ondas transversais capazes de sofrer desvios de campos magnéticos. Cientistas como
Hittorf, Plücker, Hertz, Goldstein e o próprio Lenard acreditavam que os raios catódicos seriam capazes de interagir externamente ao vidro, pois não
seriam matéria. Confuso? Mas a Ciência avança justamente por haver correntes teóricas divergentes em diferentes pesquisas, estudos e
experimentos. Com isso, o conhecimento é aprimorado constantemente.
Tubo com janela de Lenard. Sistema de ânodo (A) e cátodo (C) com uma janela de alumínio (W) na extremidade do vidro.
Para testar essa hipótese, Lenard realizou modificações na ampola de Crookes, substituindo parte do vidro na janela da ampola por uma pequena
lâmina de alumínio. Isso permitiria que raios catódicos ultrapassassem a barreira física e interagissem com objetos externos. Após essa adaptação,
Lenard observou uma sensibilização externa provocada por raios emanados da ampola. Ele também constatou que essa energia externa era capaz
de sensibilizar chapas fotográficas, assim como a luz. Porém, Lenard não conseguiu observar os raios catódicos na parte externa da ampola,
mesmo com a janela de alumínio.
Re�exão
Perceba que Lenard foi desatento a alguns detalhes em seu experimento. O vácuo em seu tubo, por exemplo, não era adequado (por causa da janela
de alumínio) e a tensão entre ânodo e cátodo não era suficiente. Porém, o grande “pecado” de Lenard foi não descrever o que observava, nem
explicar o fenômeno pelo método científico: propondo hipóteses, realizando o experimento e explicando o fenômeno pelas teorias existentes sobre o
assunto.
Mesmo laureado com o Nobel da física em 1905 (por suas pesquisas sobre os raios catódicos) e com suas publicações pioneiras que serviram de
base para os trabalhos de vários cientistas, Lenard demonstrava grande rancor em relação a seus desafetos, principalmente no que diz respeito a
Röntgen, por sua suposta descoberta dos raios X, e a Thomson, cuja teoria refutou suas ideias. Apesar das críticas, durante o regime do Partido
Nazista, Lenard produziu quatro volumes sobre a Física Alemã e foi nomeado Chefe da Física Ariana.
Selo comemorativo do Prêmio Nobel de 1905: Lenard (Física) e Baeyer (Química)
Capa do livro Física Alemã, coletânea escrita por Lenard durante o regime nazista.
William David Coolidge.
Na radiologia, o experimento de Lenard foi determinante para o tubo de raios X atual, pois ele introduziu o conceito de janela. Esse conceito permitiu
que posteriormente um físico americano chamado William Coolidge projetasse um modelo de janela. Em seu modelo, janela é uma área do vidro
próxima aos eletrodos que levava uma camada de vidro mais fina para permitir a passagem dos raios X apenas nesta direção. O restante do tubo
era composto com um vidro borossilicato, misturado com materiais de alto peso atômico para blindar a radiação extrafocal. Coolidge também
acrescentou o metal tungstênio aos filamentos e ao ânodo. Assim, foi possível obter vácuo total na ampola, o aumento da tensão interna e o maior
rendimento na produção dos raios X.
Projeto de tubo de raios X à base de tungstênio e vácuo total.
Tubo de Crookes
O especialista, Raphael Santos, explica o funcionamento e as aplicações e importância do tubo de Crookes no início da radiologia. Vamos lá!

Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Desde que foi concebida a ideia de produzir um tubo de raios catódicos, diferentes pesquisadores atuaram no desenvolvimento e
aprimoramento dessa ferramenta. Uma das mudanças realizadas foi a criação de uma condição de vácuo quase total no interior da ampola.
Quem foi o pesquisador responsável por essa alteração de condição?
Parabéns! A alternativa E está correta.
Willian Crookes observou a influência da condutividade elétrica em gases rarefeitos, quando influenciados por diferentes pressões, que já estava
sendo estudado por Hittorf. No entanto, Crookes percebeu que sempre quando a pressão era reduzida, o eletrodo negativo potencializava a
emissão de raios catódicos. A partir disso, ele propôs que a melhor condição no interior de uma ampola seria a criação da condição de vácuo
total.
Questão 2
Sobre a emissão dos raios catódicos, J. J. Thomson comprovou que eram feixes de elétrons livres e acelerados por uma diferença de potencial.
Em um de seus experimentos, com uma ampola de Crookes, Thomson notou uma sombra em proporções reais da cruz de Malta metálica no
interior do tubo. Com base nesse fenômeno, qual das opções a seguir representa a propriedade dos raios catódicos que melhor explica o
fenômeno?
A Wilhelm Conrad Röntgen
B Johann Wilhelm Hittorf
C Philipp Eduard Lenard
D Joseph John Thomson
E William Crookes
A A ação das forças de repulsão entre cargas elétricas diferentes.
B Os raios catódicos, de fato, eram um tipo de radiação ionizante.
C A emissão das partículas de carga negativa ocorre em linha reta.
D A propagação dos elétrons seguia um padrão de trajeto aleatório.
Parabéns! A alternativa C está correta.
Thomson observou que, após aplicar diferença de potencial entre os dois eletrodos do tubo de Crookes, o feixe de partículas negativas livres era
repelido do cátodo em direção ao ânodo, no qual se formava uma sombra que respeitava exatamente a forma da chapa. A observação desse
fenômeno possibilitou a Thomson perceber que os raios catódicos eram propagados em uma trajetória de linha reta, assim como a luz visível.
3 - Vida e obra de Röntgen
Ao �nal deste módulo, você será capaz de relacionar os aspectos da vida e obra de Röntgen
com o propósito de seus estudos.
Neste módulo, você vai conhecer a fascinante história de Wilhelm Conrad Röntgen. Devido à grande relevância de seus estudos para a humanidade,
sua trajetória será abordada desde os primeiros passos no universo científico, os primeiros experimentos realizados no caminho da descoberta da
radiação, as características pessoais e profissionais de sua vida, antes da descoberta dos raios X.
Conhecer a trajetória de Röntgen ajudará você a entender parte da história de sua futura profissão também. Embora muitos tenham alcançado
sucesso em seus objetivos, lembre-se de que sempre existem inúmeros percalços até que as metas se concretizem. Vamos mergulhar na
inspiradora história de Röntgen, considerado a “mãe” da radiologia. Na verdade, a polêmica que se colocou por anos foi: mãe ou parteira? Neste
módulo, você vai entender por que foi usado esse termo: tem tudo a ver com os fatos históricos. Vamos nessa?
Wilhelm Conrad Röntgen, físico alemão descobridor dos raios X.
E A relação entre fluorescência e diferentes gases sob diferentes pressões.
Primeiros anos da vida de Röntgen
Wilhelm Conrad Röntgen era alemão, filho único de pai alemãoe mãe holandesa. Friedrich Conrad Röntgen, seu pai, era de Gießen (Giessen, em
tradução livre do alemão), trabalhava como tecelão industrial e era comerciante de tecidos. Sua mãe, Charlotte Constanze Frowein, era de
Amsterdam e cuidava dos afazeres domésticos. Röntgen nasceu em 27 de março de 1845, na cidade de Lennep (hoje Remscheid, Alemanha). Viveu
nessa cidade por três anos e depois se mudou para Apeldoorn (Holanda), onde permaneceu por toda sua infância.
Veja a seguir uma imagem da antiga casa de Röntgen e outra da placa na entrada da casa, que diz: “ Nesta casa, Wilhelm Röntgen descobriu os raios
que levam seu nome em 27 de março de 1845. Sua cidade natal o tornou cidadão honorário em 1896” (tradução livre, do alemão).
Fotografia antiga da casa de Röntgen, em Remscheid (Lennep).
Placa comemorativa na entrada da casa.
Em 1862, com 17 anos, Röntgen deixou seus pais para ingressar na Escola Técnica de Utrecht, na região central da Holanda. Sua vida escolar foi
atravessada por fatores usuais a pessoas comuns: tinha rendimento escolar baixo e foi acusado de fazer caricaturas de um professor. Por não
delatar seu colega e autor da caricatura, foi expulso de Utrecht. Röntgen terminou os estudos regulares e fez exames admissionais para a
Universidade de Utrecht. No entanto, foi reprovado pelo mesmo professor que solicitou sua expulsão no ensino técnico.
Prédio principal do atual Instituto Federal Suíço de Tecnologia em Zurique, na Suíça.
Retrato de August Kundt (1839-1894), físico alemão e mentor de Röntgen no início de sua vida acadêmica.
O início de seus estudos no ensino superior se deu na Suíça, em 1866, na Escola Politécnica de Zurique, pois era um dos poucos locais que
admitiam estudantes menos qualificados. Nela, Röntgen concluiu sua graduação em Engenharia Mecânica, em 1868. Depois de formado, foi
convidado pelo professor August Kundt para ser seu assistente em Física Experimental. Foi nessa área que Röntgen conheceu sua grande paixão –
o estudo dos gases –, e na qual concluiu seu doutorado, em 1869, também em Zurique.
Saiba mais
No mesmo ano da chegada de Röntgen na Suíça, em 1866, ele conheceu Anna Bertha Ludwig, com quem se casou, em 1872. Segundo os registros
históricos, teve um casamento sem filhos, feliz, até a morte de Anna Bertha em 1919, em decorrência de complicações renais.
Consolidação da carreira acadêmica
Formado, Röntgen reformulou todo o laboratório de Física Experimental da Universidade de Zurique. Kundt foi transferido para Würzburg em 1870 e
levou Röntgen com ele. No entanto, em razão do rigor nas exigências das universidades alemãs (principalmente no latim, que era a língua oficial nas
universidades), Röntgen não conseguiu fácil colocação na carreira universitária. Kundt passou por várias universidades, sempre com seu assistente.
Veja a trajetória de Röntgen, junto com seu mentor:
No retorno à Würzburg, em 1888, Röntgen se tornou diretor do Instituto de Física e já era academicamente maduro. Em Giessen, Röntgen publicou
vários trabalhos, participou de congressos e tornou-se conhecido pela comunidade acadêmica europeia. Após assumir a reitoria, em 1894, Röntgen
passou a ter mais acesso aos espaços acadêmicos, mas o tempo era curto, em razão das demandas do cargo. Em 1895, com o mandato de reitor
por finalizar, aos 50 anos de idade e com mais tempo livre, Röntgen fez o experimento que mudou a história da Física e da Medicina.
Atenção!
O título de livre-docência (Privatdozent), na Alemanha, era pré-requisito fundamental para assumir uma cátedra. Ou seja, para Röntgen assumir o
departamento de Física, ele precisava ser titulado pela universidade por sua aptidão. Isso foi importante, uma vez que o início de sua carreira foi
marcado por muitas limitações acadêmicas.
O processo de descoberta dos raios X
Como você aprendeu, a pesquisa científica sempre parte de tecnologias e teorias anteriores. O experimento de Röntgen foi realizado com ampolas
de Hittorf-Crookes, bobinas de Ruhmkorff e com um exemplar do tubo adaptado por Lenard (comercializado pela empresa Müller-Unkel). Röntgen se
pautava por uma publicação de Lenard, de 1894, sobre o experimento com raios catódicos em sua ampola adaptada. A proposta da pesquisa de
Lenard era comprovar a existência de uma possível energia oriunda dos raios catódicos, prevista anteriormente por Ludwig von Helmholtz.
1869
Conclusão do doutorado de
Röntgen, sob supervisão de
Kundt.
1870
Universidade de Würzburg,
com atividades limitadas
devido a sua formação.
1872
Universidade de Estrasburgo,
com as primeiras publicações
importantes.
1874
Titulação de Röntgen como
Privatdozent (livre-docente),
em Estrasburgo.
Esquema de uma bobina de Ruhmkorff utilizada por Röntgen, em 1895, para produzir alta tensão elétrica.
Röntgen utilizou uma bobina de Ruhmkorff por fornecer potência elétrica elevada, suficiente para produzir raios catódicos no interior da ampola. As
ampolas de Crookes e de Lenard foram submetidas a pressões baixíssimas, produzindo o maior vácuo possível em seu interior. Röntgen utilizou
ampolas com janela de alumínio e inteiriça, envoltas em papel cartão preto.
Inicialmente, Röntgen notou que um papel embebido com platinocianeto de bário brilhava quando a corrente era aplicada no tubo. A proposta de
seus próximos experimentos era eliminar tudo que pudesse perturbar, obstruir ou mascarar a provável radiação prevista nos experimentos de
Lenard. Veja nas imagens a seguir alguns exemplares utilizados por Röntgen, em seu laboratório, no período de 1895.
Bobina de Ruhmkorff.
Ampola de Crookes.
Platinocianeto de bário.
O que poderia ser feito por Röntgen para aprimorar o experimento de Lenard?
Aplicar a mais alta potência possível nas bobinas de Ruhmkorff.
Aumentar o vácuo no interior da ampola para aumentar a energia dos raios catódicos.
Fazer os raios catódicos serem absorvidos totalmente pelo vidro da ampola.
Bloquear qualquer tipo de luminescência produzida no tubo com um envelope preto.
Manter o laboratório sob total escuridão para não mascarar qualquer tipo de efeito.
Utilizar um material fluorescente externo, para evidenciar os raios catódicos fora do tubo.
Laboratório de Röntgen, no Instituto de Física da Universidade de Würzburg. Hoje, o local é conhecido como Röntgen-Gedächtnisstätte (Memorial Röntgen, em tradução livre).
Você se lembra do experimento de Lenard? Basicamente, o experimento consistia em utilizar uma ampola de
Crookes adaptada com uma janela de alumínio para verificar se os raios catódicos eram capazes de atravessar o
alumínio para fora do tubo. E por que Lenard não conseguiu observar o que Röntgen observou? Faltou-lhe tempo.
Os relatos históricos mencionam dois fatores que influenciaram a não descoberta:
A morte de seu chefe Heinrich Hertz deixou Lenard sobrecarregado com as demandas do departamento de Física, o que lhe subtraiu tempo para
prosseguir com a pesquisa.
Lenard não havia embasado teoria em estudos anteriores, de Hittorf, Crookes e Hertz.
Röntgen conectou a bobina ao tubo de Crookes e colocou uma chapa fluorescente próxima dela. A ampola foi totalmente coberta com papelão preto
e Röntgen aplicou as maiores condições de vácuo possíveis na ampola. A bobina foi ajustada à maior potência (valor equivalente a 100 quilovolts).
Mesmo com as luzes totalmente apagadas, Röntgen percebeu que a chapa externa brilhava sempre que o botão era pressionado.
O experimento foi reproduzido também com os tubos de Hittorf e com a ampola de Lenard. Com o tubo de Hittorf, as condições baixas de vácuo
não favoreceram o fenômeno. Com o tubo de Lenard, Röntgen obteve fenômeno parecido ao observado na ampola de Crookes, mesmo com a janela
de alumínio. Isso comprovou que não eram os raios catódicos externos à ampola que iluminavam a chapa fluorescente do lado de fora, mas outra
energia que emergia do tubo e não se podia ver.
Curiosidade
Röntgen adquiriu a ampola e as lâminas de alumínio com o próprio Lenard, em 1894. Por carta, Lenard indicou a empresaMüller-Unkel e Röntgen foi
o primeiro cliente. As lâminas foram cedidas pessoalmente pelo próprio Lenard, que apontou as dificuldades de produzi-las e lhe enviou dois
exemplares. Com amargura, Lenard presenciou o seu experimento sendo realizado por outro cientista, que levou a láurea da nova descoberta.
Outros testes também foram realizados por Röntgen. Vamos conhecê-los?
Aproximar e afastar a placa fluorescente do tubo, para avaliar alterações no brilho.
Foram colocados vários materiais entre o tubo e a placa fluorescente.
Ao colocar lâminas de chumbo, o brilho cessou imediatamente.
Os valores de voltagem foram alterados na bobina.
Röntgen sabia que as placas fluorescentes só poderiam brilhar na presença de luz. Portanto, essa energia nova seria similar à luz, mas invisível aos
olhos. Alterando-se a tensão na bobina, o brilho também era alterado e da mesma forma ocorria quando a placa fluorescente era afastada ou
aproximada do tubo. Como essa nova luz era oriunda de interações entre raios catódicos e vidro, Röntgen decidiu chamá-las de raios também. O
termo “X” foi dado de forma provisória, pois ainda não se conhecia sua origem.
Quando tudo isso aconteceu?
Vamos deixar que o próprio Röntgen responda, com um trecho da entrevista concedida ao jornalista Henry Dam, da McClure’s Magazine, em abril de
1896:
Röntgen – Não há qualquer história: desde há algum tempo eu tenho me interessado pelos raios catódicos produzidos em vidros submetidos ao
vácuo, como Hertz e Lenard já haviam pesquisado. Eu segui suas pesquisas e formulei uma série de experimentos com grande interesse, e estava
determinado, assim que o tempo permitisse, a desenvolver um experimento próprio. Em outubro, dispus do tempo que eu precisava. Eu trabalhei por
alguns dias, quando descobri algo de novo.
Dam – Quando foi esta data?
Röntgen – Dia 8 de novembro.
Wilhelm Conrad Röntgen, fotografia registrada nos arquivos do Prêmio Nobel.
A primeira imagem radiográ�ca
Após constatar a existência dessa nova forma de raios, o primeiro passo de Röntgen foi descrever o fenômeno e embasar suas características aos
princípios teóricos existentes. O primeiro relatório com seus resultados foi divulgado para a Sociedade de Física Médica de Würzburg. Física
Médica? Você vai entender o motivo, a seguir.
Em um momento do experimento, Röntgen segurava uma placa fluorescente de frente para a ampola. Na tela
fluorescente, Röntgen notou que parte de seus ossos da mão apareciam marcados na placa! Ele repetiu o
procedimento, colocando toda a mão entre o tubo e a placa e percebeu que toda estrutura óssea de sua mão
aparecia na tela. Naquele instante, os olhos da Medicina se abriram!
A primeira radiografia, realizada na mão esquerda de Bertha, esposa de Röntgen, em 1895.
Primeira radiografia realizada no Royal Southern Hospital de Liverpool (Reino Unido), em 1896.
Em 22 de dezembro de 1895, em seu último teste antes da divulgação de seus resultados, Röntgen substituiu a tela fluorescente por uma chapa
fotográfica e repetiu o procedimento com a mão de sua esposa. O resultado, obviamente, não foi diferente: a penumbra dos tecidos moles, dos
ossos e do anel usado por Bertha foram projetados na chapa fotográfica. Desse modo, Röntgen conseguiu um registro permanente, como resultado
de sua pesquisa.
Curiosidade
A descoberta dos raios X não foi acidental, uma vez que Röntgen desejava estudar o fenômeno e repetir o experimento reproduzido por Lenard.
Agora, a formação da imagem da mão foi totalmente acidental. Acredita-se que, em nenhum momento, tenha passado pela mente de Röntgen expor
alguma parte do corpo humano aos novos raios.
Os efeitos de suas primeiras publicações para a ciência
A comunicação ao presidente da Sociedade de Física Médica de Würzburg foi realizada em 28 de dezembro de 1895. Röntgen enviou um relatório
com imagens experimentais, incluindo a da mão de sua esposa. Além disso, várias cópias de resumo deste relatório foram enviadas para vários
físicos da Europa. Rapidamente, a descoberta chegou aos jornalistas de Viena, Londres, Holanda, França e toda a Alemanha. O nome do relatório
era:
Über eine neue Art von Strahlen (Sobre um novo tipo de raios).
Sobre um novo tipo de raios, em tradução livre do alemão. Tese de Röntgen sobre os raios X.
Cópia da radiografia original de Bertha, anexada às publicações feitas por Röntgen.
Radiografia de mão, com objetos metálicos sobre ela (um compasso e uma moeda).
Radiografia de quatro peças de zinco soldadas. Todas as radiografias foram catalogadas no Instituto de Física de Würzburg.
Em janeiro de 1896, Röntgen fez a primeira apresentação de seu experimento à comunidade acadêmica, na Sociedade de Física Médica de
Würzburg. A mão do anatomista Albert von Kölliker foi radiografada em público e todos ficaram estarrecidos com o resultado. Naquela noite, foi
proposto o nome “raios Röntgen”, o que foi recusado por Röntgen, que era muito tímido e reservado.
Wilhelm Conrad Röntgen, em 1915, com 70 anos de idade.
Rudolph Albert von Kölliker (1817-1905), biólogo e anatomista suíço.
Radiografia pública, realizada por Röntgen, da mão esquerda de Kölliker.
A partir desse momento histórico, Lenard passou a demonstrar aversão ao descobrimento dos novos raios. Como a pesquisa inicial era dele, Lenard
desejava ter participação no registro da descoberta. Lenard alegou que Röntgen tinha sido apenas a “parteira” dos raios X, por ter mostrado os
novos raios ao mundo e descrito o fenômeno. Quanto à verdadeira “mãe”, Lenard reivindicava ser ele por ter descrito todo o processo necessário à
produção dos raios X. Contudo, pelo método científico, um fenômeno precisa ser questionado, experimentado, reproduzido e explicado com
evidências científicas, o que só foi feito por Röntgen, ao longo de sete dias trancado em seu laboratório, não saindo sequer para comer ou dormir.
Procedimento radiográfico realizado em 1896. Uma das imagens é realizada em uma chapa fotográfica e outra é visualizada por um fluoroscópico.
Uma das primeira radiografias clínicas, publicada pela revista francesa Nouvelle iconographie de la Salpêtrière, em 1896.
Em fevereiro do mesmo ano, Röntgen enviou uma chapa de um braço fraturado ao British Medical Journal, que publicou um periódico com a nova
descoberta para a área médica. Também em 1896, as técnicas terapêuticas com o uso de raios X já eram testadas nos grandes centros médicos em
todo o mundo. Devido a seu temperamento introvertido, Röntgen se recusava a aparecer em público para palestras ou conferências em outros
países. Veja a imagem a seguir e perceba que, nela, é possível observar os equipamentos ao fundo e a tela fluorescente na frente do paciente, sendo
observada por Röntgen.
Gravura da época, divulgando o uso dos raios de Röntgen para a Medicina.
Seguindo a tradição da maioria dos cientistas que realizaram grandes descobertas, poucos artigos foram publicados por Röntgen sobre o assunto.
Após a publicação do relatório-tese, ele escreveu três artigos e dois trabalhos sobre os raios X. Em sua trajetória acadêmica posterior, continuou
com seus estudos sobre gases.
Curiosidade
O rancor de Lenard tomou proporções incontroláveis. Após ser nomeado pelo regime nazista como Chefe da Física Ariana, Lenard encontrou
motivos para desmerecer trabalhos como os de Röntgen e de Einstein, por exemplo: ambos tinham descendência de judeus. Todas as publicações
destes cientistas e de outros foram publicamente ignoradas por Lenard em sua coletânea de quatro volumes sobre a Física Alemã. Com muita
influência no regime, Lenard foi o responsável por convencer o sistema de correios e telégrafos alemão a recusar o lançamento de um selo
comemorativo ao descobrimento de Röntgen. Lenard sentiu-se ignorado por não ter dividido a láurea do Nobel de Física, em 1901.
Notificação por escrito sobre a premiação com o Nobel de Física.
Certificado do Prêmio Nobel de Física, em 1901, arquivado no Memorial Röntgen, em Würzburg.
Muitos prêmios e várias homenagens foram feitaspara Röntgen em vida, sendo o principal deles o Prêmio Nobel de Física, em 1901, pela sua
contribuição para a história com a descoberta dos raios X. Röntgen se aposentou em 1920, na Universidade de Munique, após perder sua esposa em
1919 para uma complicação renal. Três anos mais tarde, em 10 de fevereiro de 1923, um câncer no intestino venceu o descobridor dos raios X, que
foi cremado, tendo suas cinzas lançadas sobre o túmulo de seus pais e de sua esposa, em Giessen. Atualmente, sua casa e seu laboratório foram
transformados em museus, que podem ser visitados em Remscheid e em Würzburg, na Alemanha.
Museu privado em homenagem a Röntgen.
Foto do acervo original e curiosidade sobre os raios X.
Os raios X
O especialista, Raphael Santos, explica como Röntgen percebeu e descreveu as principais características dos raios X. Vamos lá!

Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Após a descoberta dos raios X, algumas imagens experimentais foram realizadas para comprovar e desenvolver estudos de onde seriam
extraídos novos conhecimentos sobre aquela descoberta forma de energia. Das imagens que foram produzidas a seguir, qual é a única que
apresenta um aspecto diagnóstico, em vez de um aspecto experimental?
Parabéns! A alternativa D está correta.
A imagem radiográfica do braço fez parte de um trabalho publicado no British Medical Journal. O braço continha uma fratura e a imagem
radiográfica comprovou a condição de visualização da descontinuidade óssea. Foi por meio dessa publicação que Röntgen se tornou
publicamente o descobridor do novo milagre na Medicina.
Questão 2
Entre os procedimentos realizados por Röntgen ao reproduzir o experimento de Lenard, qual procedimento foi diferencial para identificar os
raios X?
A Radiografia da mão de Anna Bertha.
B Radiografia da espingarda de Röntgen.
C Radiografia da mão de Albert von Kölliker.
D Radiografia de um braço para o jornal British Medical.
E Radiografia de livros, pedaços de madeira e finas placas de alumínio.
A Ajustar a bobina de Ruhmkorff a baixa frequência para o disparo.
B Envolver a ampola com papel cartão preto e luzes apagadas.
Parabéns! A alternativa B está correta.
Ao envolver a ampola de Hittorf-Crookes com papel cartão e apagar as luzes, Röntgen se certificava de que a luminosidade produzida na placa
de platinocianeto de bário não era causada pelos raios catódicos ou pela fluorescência produzida na parede interna do vidro da ampola. A
bobina de Ruhmkorff foi utilizada com alta tensão e os tubos de Crookes e Lenard foram utilizados com a mínima pressão possível para se
obter o maior vácuo interno possível. Como constatado por Röntgen, a presença ou não da lâmina de alumínio não influenciava na produção
dos raios X, pois não era a luminosidade produzida pelos raios catódicos o ponto principal, mas os raios invisíveis produzidos em decorrência
da interação dos raios catódicos com o vidro e com o ânodo da ampola.
Considerações �nais
Como você aprendeu, os fatos históricos são um todo estruturado, como propunha Karel Kosik. A idealização dos modelos atômicos nos permitiu
utilizar energia nuclear para fins terapêuticos, por exemplo. E como você deve ter percebido, os conceitos e as teorias vão se aperfeiçoando. Cada
cientista, a seu tempo, contribuiu com sua parte para tudo que temos disponível hoje na radiologia.
Röntgen não descobriu os raios X por acidente, mas sempre esteve consciente e nunca negou o interesse de dispor de mais tempo para investigar
esse fenômeno. Como ele mesmo relatou na entrevista a Henri Dam, não teve história. Ele investigou e estava disposto a reproduzir os experimentos
que já vinham sendo estudados. Ou seja, descobrir os raios X era uma questão de tempo, que faltou para Lenard e acabou sobrando para Röntgen,
no outono de 1895.
Se você continuar essa jornada, vai perceber que as pesquisas posteriores serviram para esclarecer pontos ocultos sobre os novos raios. Além
disso, pesquisadores como Godfrey Hounsfield ampliaram esses conceitos com a elaboração de aparelhos mais complexos, como é o caso da
tomografia computadorizada. Sejamos parte desse universo e colaboremos como profissionais de excelência, cada um em suas áreas, para honrar
esses grandes cientistas.
Podcast
Para encerrar, ouça um resumo sobre a história da descoberta dos raios X, explicando como podemos identificar os modelos atômicos existentes e
quais as suas respectivas construções teóricas.
C A lâmina de alumínio posicionada na janela da ampola.
D Aplicar gás com alta pressão dentro da ampola.
E O material fluorescente na parede do vidro.

Referências
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BASSALO, J. M. F. A crônica da física do estado sólido: I - Do tudo de Geissler às válvulas a vácuo. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 15, n. 1-4,
p. 127-138, 1993.
CARVALHO, A. C. P. O mundo ao redor dos raios X. Revista Imagem, v. 28, n. 3, p. 209-217, 2006.
CESAREO, R. Dos raios X à bomba atômica (1895-1945): os 50 anos que mudaram o mundo. Brasília: Embrapa Informação Tecnológica, 2010.
FRANCISCO, F. C. et al. Radiologia: 110 anos de história. Revista Imagem. v. 27, n. 4, p. 281-286, 2005.
FRANK C. B. J.; OLIVEIRA, I. P.; SALES, L.; SOUZA, R. Signos de trânsito pelos portadores de daltonismo. Recife: 15º Ergodesign, 2015.
KOSIK, K. Dialética do concreto. 7.ed. Rio de Janeiro: Paz e Terra, 2007.
MARTINS, R. A. A descoberta dos raios X: o primeiro comunicado de Röntgen. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 20, n. 4, p. 373-391, 1998.
Explore +
No site do Gutemberg Project, você consegue acesso à integra da entrevista de Röntgen ao jornalista Henri Dam, da McClure's Magazine, em sua
visita ao laboratório de Würzburg, em 1896. Matéria disponível em inglês: The new marvel in photography.
Assista ao vídeo Ruhmkorff induction coil and its applications, que explica o funcionamento e aplicação de uma bobina de Ruhmkorff.