Raios X Característicos

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Produção de Raios X Característicos
Fundamentos e Aplicações
Objetivos da Aula
Compreender o que são raios X característicos.
Explicar o processo de produção dos raios X característicos.
Identificar as aplicações dos raios X característicos em diferentes áreas.
Entender a importância da escolha do material do ânodo na geração de raios X característicos.
Introdução aos Raios X Característicos
Definição: Raios X característicos são emitidos por átomos quando elétrons das camadas internas são ejetados e elétrons de camadas mais externas preenchem essas lacunas.
Relação com a estrutura atômica: Depende da diferença de energia entre as camadas eletrônicas.
Foram descobertos por Charles Grover Barkla, que recebeu o Nobel de Física em 1917.
Processo de Produção de Raios X Característicos
Ejeção de um elétron da camada K por um elétron incidente de alta energia.
Preenchimento da vacância na camada K por um elétron de uma camada superior (L, M, etc.).
Emissão de um fóton de raio X com energia específica correspondente à diferença de energia entre as camadas envolvidas.
Para arrancar um elétron da camada K, o eletron incidente deve ter no mínimo a energia de ligação do elétron dessa camada.
Podem ocorrer transições em camadas mais externas? SIM. Mas os fótons gerados não tem energia de radiação ionizante. (EX: fótons de Luz)
Estrutura Atômica e Camadas Eletrônicas
Tipos de Raios X Característicos
Raios X Kα: Quando um elétron da camada L preenche a vacância na camada K.
Raios X Kβ: Quando um elétron da camada M preenche a vacância na camada K.
Espectro de Raios X Característicos
Explicação sobre o espectro de raios X característicos e como ele difere do espectro contínuo (Bremsstrahlung).
Fatores que Influenciam a Produção de Raios X Característicos
Material do ânodo: A escolha do material afeta a energia dos raios X característicos.
Tensão aplicada: A voltagem afeta a capacidade de ejeção de elétrons das camadas internas.
Aplicações dos Raios X Característicos
Espectroscopia de Fluorescência de Raios X (XRF): Utilizada para análise elementar de materiais.
Microscopia de Raios X: Usada em nanociência e biologia para imagem de alta resolução.
Análise de Estruturas Cristalinas: Determinação de distâncias interatômicas e estudo de materiais cristalinos.
Vantagens e Desvantagens dos Raios X Característicos
Vantagens: Alta precisão na determinação de elementos, específico para diferentes materiais.
Desvantagens: Produção limitada pela escolha do material do ânodo, possível sobreposição de picos.
Exercício
É O exercício 4 da Lista 1.
Calcule a energia do fóton emitido de um tubo de raios X com alvo de molibdênio, quando um elétron de camada K é arrancado e um elétron da camada L efetua a transição para a camada K. 
Em seguida calcule o comprimento de onda associado a esse fóton.
OBS: O sinal de menos é utilizado por convenção. É para interpretação do que chamamos de poço potencial. Podemos pensar que é a energia necessária para arrancar ele de lá.
Energia de ligação da camada K para o Mo: -2,87 keV. 
Energia de ligação da camada L para o Mo: -20 keV.
Lembrem das relações: e 
Próxima aula
Falaremos sobre o espectro de raios X.
Nessa aula as imagens dos espectros foram mostradas em função com comprimento de onda, mas podemos olhar em função da energia do fóton. Ele muda de forma mas representa a mesma característica. A relação entre eles é:
Onde é a energia do fóton, é a constante de Planck e é a frequência de oscilação desse fóton.
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