Salvador Avelino Miguel

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Salvador Avelino Miguel 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Espectroscopia de raio x 
Licenciatura em Ensino de Química com Habilitação em Ensino de Biologia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidade Púnguè 
Extensão de Tete 
2020 
Salvador Avelino Miguel 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Licenciatura em Ensino de Química com Habilitação em Ensino de Biologia 
 
O trabalho a ser entregue na cadeira de 
Química Física II para fins Avaliativos 
Docente: Mestre Otílio Mulandeza 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidade Púnguè 
Extensão de Tete 
2020
Índice 
1. Introdução................................................................................................................................. 4 
1.1. Objectivos ......................................................................................................................... 4 
1.1.1. Gerais ......................................................................................................................... 4 
1.1.2. Específicos ................................................................................................................. 4 
2. Espectroscopia de Raio-X ........................................................................................................ 5 
2.1. Características dos raios – X ............................................................................................. 5 
2.2. Produção de Raio-X .......................................................................................................... 6 
2.2.1. Radiação sincrotrão ................................................................................................... 7 
3. Espectroscopia de fotoemissão de Raios- X ............................................................................ 8 
4. Espectroscopia de absorção de Raios-X................................................................................... 9 
4.1. XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy,) ...................................................................... 9 
4.1.1. Energia de Ligação e Estado Final em XPS ............................................................ 11 
4.1.2. XAS (X-Ray Absorption Spectroscopy, XAS) ........................................................ 12 
5. Espectroscopia de raios X por dispersão em energia (EDX ou EDS) .................................... 13 
6. Aplicação prática-determinação de estruturas de substâncias ................................................ 14 
6.1. As primeiras aplicações dos Raios-X ............................................................................. 14 
6.2. Fluorescência de Raios-X ............................................................................................... 14 
6.3. Espectroscopia de fluorescência de Raio-X aplicada a identificação elementar de amostra
 16 
6.4. Fluorescência de raios-X com dispersão por comprimento de onda .................................. 17 
7. Interpretação da Radiação X .................................................................................................. 18 
Conclusão ...................................................................................................................................... 20 
Bibliografia .................................................................................................................................... 21 
 
1. Introdução 
Nas aulas anteriores vi que A espectroscopia é o estudo da interação entre a radiação 
eletromagnética e a matéria. Os fenômenos físico-químicos que são objeto de estudo se 
caracterizam como interações (reflexão, refração, espalhamento elástico, interferência e difração) 
ou alterações nos níveis de energia de moléculas ou átomos. 
Os métodos espectroscópicos de análise consistem na medida da quantidade de radiação emitida 
ou absorvida por moléculas ou átomos. Tais métodos são classificados nas diferentes regiões do 
espectro eletromagnético como: raios gama, raios X, ultra-violeta, visível, infravermelho e 
radiofrequência, que fornecem diferentes informações sobre a matéria em estudo ou as aplicações 
de interesse. 
Em alguns casos, o termo espectroscopia é utilizado para técnicas que não necessariamente 
envolvem o uso de radiação eletromagnética, como a espectroscopia acústica, de massas e de 
elétroes. 
Neste trabalho falarei da espectroscopia dos raios que foram descobertos em 8 de novembro de 
1895, pelo físico alemão Wilhelm Conrad Roentgen quando o realizava experimentos com os raios 
catódicos. Ele deu esse nome por não saber do que se tratava a natureza desses raios, até que mais 
tarde se descobriu que se tratava de ondas eletromagnéticas, RAIOS X 
1.1. Objectivos 
1.1.1. Gerais 
 Conhecer a espectroscopia de raio X e suas técnicas 
 Conhecer a aplicação dos raios x na Química 
1.1.2. Específicos 
 Localizar os raios x no espectro eletromagnético 
 Descrever a produção dos raios x 
 Mencionar a aplicação dos raio x 
 
2. Espectroscopia de Raio-X 
Os raios-X são uma forma de radiação eletromagnética localizada entre a radiação ultravioleta 
(comprimentos de onda maiores) e os raios gama (comprimentos de onda menores) no espectro 
eletromagnético, ou seja, A radiação X (composta por raios X) é uma forma de radiação 
eletromagnética, de natureza semelhante à luz. A maioria dos raios X possui comprimentos de onda 
entre 0,01 a 10 nanómetros, correspondendo a frequências na faixa de 30 petahertz a 30 exahertz 
(3×1016 Hz a 3×1019 Hz) e energias entre 100 eV até100 keV. Os comprimentos de onda dos raios 
X são menores do que os raios ultravioleta (UV) e tipicamente maiores do que a dos raios gama. 
Essa radiação possui comprimento de onda comparável ao tamanho dos átomos, energia 
suficientemente grande para ionizar moléculas e ainda tem um grande poder de penetração, o que 
faz com que seu uso seja bem variado tanto do ponto de vista científico quanto aplicado 
 
Figura 1: A localização dos raios X e subdivisões no espectro eletromagético. ( Fonte: Wikipédia) 
2.1. Características dos raios – X 
As radiações x possuem as seguintes características: 
 Possuem mesma natureza da radiação gama (ondas eletromagnéticas), com características 
semelhantes, só se difere da radiação gama pela origem: raios emitidos pelos eletrões; gama 
são emitidos pelo núcleo; RAIOS – X . 
 Se propagam no ar produzidos quando eletrões em alta velocidade, provenientes do 
filamento aquecido, chocam – se com o alvo (ânodo) produzindo radiação. 
 Produz radiação secundária (espalhada) ao atravessar um corpo; propagam – se em linha 
reta e em todas as direções; atravessam um corpo tanto melhor, quanto maior for a tensão 
(voltagem) do tubo (kV) 
Os raios X interagem com a matéria em, principalmente, duas formas diferentes, dependendo de 
sua energia e da composição do material. São elas: 
 Absorção Fotoelétrica: é aquela na qual o fotão de raios-X é absorvido e toda sua energia é 
transferida para um elétron. Acontece principalmente com raios X moles. 
 Espalhamento Comptão: é uma forma de espalhamento inelástico, onde o fotões incidente 
perde energia para, por exemplo, um elétron, e a radiação espalhada tem então um 
comprimento de onda maior do que o da radiação incidente. É o mecanismo predominante 
em raios X duros, e é o utilizado para gerar imagens médicas. 
2.2. Produção de Raio-X 
A produção de raios X se deve principalmente devido as transições de eletrões nos átomos, ou da 
desaceleração de partículas energéticas carregadas. Como toda energia eletromagnética de natureza 
ondulatória, os raios X sofrem interferência, polarização, refração, difração, reflexão, entre outros 
efeitos. Embora de comprimento de onda muito menor, sua natureza eletromagnética é idêntica à 
da luz. 
Röntgen descobriu os raios-X em novembro de 1895, por meio de estudos de radiação por 
descargas de elétrodos em tubos de vidro a vácuo. Porém, como a forma de obtenção de raios-X 
desenvolvidaspor Röntgen era trabalhosa, e inviável comercialmente. 
 Em 1912 W. D. Coolidge, desenvolveu um tubo onde eletrões eram produzidos em um filamento 
incandescente e subsequentemente acelerados na direção de um ânodo metálico resfriado por água, 
obtendo uma potência máxima em torno de 1kW. 
Na década de 1960 foi desenvolvido um ânodo rotatório que produz raios-X por colisão de eletrões. 
O espectro de raios-X gerados por este sistema tem uma parte contínua devido ao elétron ser 
desacelerado, tendo assim um espectro amplo. A subsequente relaxação de um eletrões de uma 
camada externa para uma vacância podendo produzir raio-X com energia característica igual à 
diferença de energia entre as duas camadas (Bunker, 2010). 
 
 
Figura 2: Ilustração do processo de obtenção de raios-x por tubos de raios-X padrão (primeira 
figura a esquerda), e por rotação do anodo (segunda figura a direita). Fonte: J. Als-Nielsen, D. 
Mcmorrow. 
2.2.1. Radiação sincrotrão 
A radiação Sincrotrão recebe este nome de um tipo de acelerador de partículas. Entretanto, radiação 
sincrotrão tem se tornado um termo genérico para descrever radiação de partículas carregadas 
viajando em velocidades relactivísticas em um campo magnético que as força a viajar ao longo de 
um caminho curvado (Bunker, 2010). A radiação sincrotrão é produzida em anéis de 
armazenamento (Fig-4) onde eletrões e positrões são mantidos circulando com energia constante. 
Em um anel a radiação sincrotrão é produzida tanto em bending magnets necessários para manter 
eletrões em uma órbita fechada, ou pela inserção de dispositivos tais como wigglers ou ondulators 
(Fig-4), situados em uma sessão reta do anel de armazenamento. 
Nestes dispositivos um campo de força magnética alternado força o elétron a seguir caminhos 
oscilatórios ao invés de se moverem em linha reta. Além disso, os raios-X gerados por fontes 
sincrotrão são capazes de contornar os problemas de se trabalhar com tubos de raios-X, e possuem 
brilho muito maior que as fontes padrão de raios-X. 
 
 
Figura 4: Ilustração do processo de obtenção de raios-x Anel de Armazenamento Sincrotrão. (a 
esquerda), Radiação pela inserção de um dispositivo a- um undulator b- um wiggler. (a direita) 
Fonte: J. Als-Nielsen, D. Mcmorrow, Elements of Modern X-ray Physics 
Vários aspectos de uma fonte de raios-X determinam a qualidade do feixe de raios-X produzido. 
Estes aspectos podem ser combinados em uma única qualidade, denominada brilhancia, a qual 
permite comparar a qualidade dos feixes de raios-X de diferentes fontes. 
 Primeiro, têm-se o número de fotões emitidos por segundo (fotões/s); 
 Em seguida a colimação do feixe (dada em mili radianos=mrad) 
 Em terceiro, considera-se a área da fonte (mm2), por sua relevância para focar o feixe. 
 E finalmente, existe a relevância da distribuição espectral. 
Algumas fontes de raios-X produzem espectros bem suaves, outras têm picos até certas energias 
dos fotões. Então ao se comparar a brilhancia de diferentes fontes, é importante considerar qual é 
a faixa de energia dos fotões que está contribuindo para medida de intensidade. É convencionado 
então definir a faixa de energia do fatão como a energia relativa fixa da largura de banda (BW), a 
qual foi escolhida em 0,1%. Juntando estes aspectos, define-se a brilhancia como: 
Brilhancia = 
3. Espectroscopia de fotoemissão de Raios- X 
A espectroscopia de fotoemissão de raios X é um dos métodos experimentais mais importantes no 
estudo da estrutura eletrônica de moléculas, sólidos e superfícies. Vários fenômenos importantes 
em física atômica, molecular e do estado sólido foram compreendidos através desse método, além 
de ele ter implicações práticas em campos como química de superfícies e ciências dos materiais. 
Essa técnica pode ser utilizada para a determinação de: elementos e suas quantidades; 
contaminação de materiais; fórmula empírica; energia de ligação de estados eletrônicos; estado de 
ligação (valência) de elementos em amostras; espessura de diferentes camadas finas. (CUNHA, 
2005) 
Para o funcionamento a técnica de PES é fundamentada no efeito fotoelétrico, no qual eletrões são 
ejetados de um átomo quando o mesmo é exposto à radiação com frequência suficientemente alta. 
 
Figura 5: demostra o efeito fotoelétrico. 
Aqui ocorre a transformação de energia equacionando temos: Ec = hv – ø 
Onde: Ec, v e ø são, respectivamente, a energia cinética máxima com a qual um elétron pode ser 
ejetado, a frequência da luz incidente e a função trabalho do material, e h é a constante de Planck 
4. Espectroscopia de absorção de Raios-X 
Com o objetivo de compreender amostras solidas inorgânicas sua composição interna entre outras 
características, foram criadas várias técnicas usando raio x para seu estudos. Dentre as técnicas 
temos: 
4.1. XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy,) 
De acordo com ROBEIRO et. All (2003) “O princípio básico da técnica de XPS (espectrocopia 
fotoeletrônica de raios-X) é o efeito fotoelétrico que pode ser explicado através do diagrama de 
níveis de energia mostrado na Figura a seguir”. 
 
Figura 6: Representação esquemática do processo XPS, onde, as três linhas de baixo, El, E’l e 
E”l, representam as energias dos elétrons das camadas mais internas K e L de um átomo, e as três 
linhas de cima, Eν, E’ν e E’’ν, representam alguns dos níveis de energia de outros elétrons de 
valência ou de uma camada. Fonte: Robeiro et al: Princípios Básicos de XAS e XPS 
A energia transportada por um fotão de raios-X (hν) é absorvida pelo átomo alvo, levando a origem 
do estado excitado, que é relaxado pela emissão de um fotelectrão (ionização de átomo) 
proveniente das camadas eletrônicas mais internas (cerne) do átomo. 
A energia cinética Ec do fotoeletrão que deixa o átomo alvo depende da energia do fótao incidente, 
hν, e é expressa pela lei fotoelétrica de Einstein que é Ec = hv – E1 - ø onde: 
 El é a energia de ligação do fotoeletrão com relação ao nível de Fermi e 
 ϕ é a função-trabalho do espectrômetro, que é um fator que corrige o meio eletrostático em 
que o elétron é formado e medido. 
Em XPS mede-se a intensidade de fotoeletrões N(E) como função de suas energias cinéticas (Ec). 
Porém, os espectros de XPS são usualmente apresentados na forma de gráficos, no qual N(E) é 
uma função de El. Em XPS, os fotoeletrões possuem energia cinética na faixa de 100 a 1400 eV, e 
quando gerados próximos a superfície tornam esta técnica bastante adequada ao estudo da 
superfície de sólidos 
Os elementos presentes na superfície da amostra são caracterizados diretamente pela determinação 
das energias de ligação dos picos fotoelétricos. Isso se dá pelo fato de que os níveis de energia do 
processo de fotoemissão são quantizados, sendo assim os fotoeletrões possuem uma distribuição 
de energia cinética de picos discretos relativos às camadas eletrônicas do átomo foto-ionizado. 
Informações sobre a composição superficial da amostra são obtidas através da área integrada do 
pico, que é proporcional ao número de átomos no volume detectado. 
Vale dizer que Os picos dos fotoeletrões são rotulados segundos os números quânticos do nível do 
qual o eletrão se origina. A intensidade relativa dos picos é determinada pela multiplicidade dos 
níveis correspondentes igual a 2J + 1. Portanto, a intensidade relativa das componentes J = 1/2 e J 
= 3/2 do dubleto do cobre é 2 : 4. 
As energias de ligação são não somente específicas para cada elemento como também contêm 
informações químicas, pois os níveis de energia dos elétrons de caroço dependem fracamente do 
estado químico do átomo. A Figura a seguir ilustra um espectro exploratório (chamado long scan) 
de XPS. 
 
Figura 7 - Espectro exploratório de XPS de uma amostra contendo vários componentes suportados 
sobre alumina 
Este espectro mostra picos provenientes de uma amostra contendo vários componentes suportados 
sobre alumina, utilizandoradiação do ânodo de magnésio. Nota-se que as interferências por 
superposição de picos são insignificantes, pois os picos tendem a ser bem separados, até mesmo 
no caso de elementos adjacentes na tabela periódica como o carbono, nitrogênio, oxigênio e 
alumínio. Observa-se que as energias de ligação para os eletrões 1s aumentam com o número 
atômico, pois há um aumento da carga positiva do núcleo (C1s < N1s < O1s), e que mais de um 
pico para um dado elemento pode ser observado, que é o caso do enxofre e do alumínio que 
apresentam picos para os eletrões dos níveis 2s e 2p (este com as duas componentes spin-órbita 
2p3/2 e 2p1/2). 
4.1.1. Energia de Ligação e Estado Final em XPS 
Na prática, os dados de XPS são usados como se fossem característicos dos átomos como estão 
antes do evento do efeito fotoelétrico acontecer. Porém, os dados de fotoemissão representam um 
estado no qual o elétron acabou de deixar o átomo. 
Considerando um átomo contendo N eletrões, com energia total EN
i no estado inicial i. O átomo 
absorve um fotão de energia hν, o evento de absorção ocorre em menos de 10-17 s. Após 10-14 s, 
o átomo emite um fotoeletrão com uma dada energia cinética Ec e passa para um estado final com 
um elétron a menos e um buraco no nível interno. O balanço da energia deste evento é: 
ENi + hν = EN-1,lf + Ec 
onde: ENi é a energia total de um átomo com N eletrões no estado inicial, isto é, antes da 
fotoemissão ocorrer e EN-1,lf é a energia total do átomo com N-1 eletrões e um buraco no nível l, 
no estado final. 
O rearranjo dos termos mostra que a energia de ligação com relação ao nível de Fermi é: 
El = hν - Ec - ϕ = EN-1,lf - ENi – ϕ 
4.1.2. XAS (X-Ray Absorption Spectroscopy, XAS) 
A espectroscopia de absorção de raios-X (XAS) mede o coeficiente de absorção dos raios-X, μ(E), 
como uma função da energia da radiação incidente, E = hν. Quando um feixe de fotões de raios-X 
atravessa um material com, a intensidade do raio incidente, I0, decresce de uma quantidade que é 
dependente das características de absorção do material sendo irradiado. Para uma trajetória da 
radiação através do material cujo comprimento é dx, o decréscimo dI é dado por dI = - μ(E)Idx . 
Integrando a equação sobre a espessura total x, obtém-se a Lei de Beer-Lambert, 
It = I0e-μ(E)x onde It é a intensidade do feixe transmitido. 
O processo básico de XAS consiste na excitação de eletrões localizados nos níveis mais próximos 
do caroço (K ou L, no caso de raios-X) do átomo absorvedor através da absorção de raios-X. As 
transições eletrônicas causadas pela absorção de energias menores que a energia de ligação, só 
ocorrem quando o átomo absorvedor possuir estados localizados não ocupados ou parcialmente 
desocupados, onde essa faixa de absorção denomina-se região de pré-borda (ROBEIRO 2003). 
O mesmo autor diz “Se a energia do fotão incidente é suficiente para arrancar os eletrões 
localizados nos níveis internos, então a absorção deixa de decrescer gradualmente com o aumento 
de energia e aumenta drasticamente, observando-se um salto no espectro de absorção. Esse 
aumento verificado no espectro é denominado de borda de absorção, e a energia onde ocorre a 
absorção depende da energia de ligação dos eletrões ao átomo e, portanto é uma característica de 
cada elemento químico. 
No caso de átomos isolados (no estado gasoso) ou de não haver nenhum vizinho suficientemente 
próximo após a borda de absorção, verifica-se uma queda suave na absorção até a próxima borda 
de absorção. Exemplo: 
 
Figura 9 - Espectro de absorção de raios-X da borda K do selênio e representação das transições 
eletrônicas que correspondem as características básicas do espectro, a pré-borda e as regiões de 
XANES e EXAFS). (Fonte: Robeiro et al: Princípios Básicos de XAS e XPS ). 
5. Espectroscopia de raios X por dispersão em energia (EDX ou EDS) 
É uma técnica analítica usada para a análise elementar ou caracterização química de uma amostra. 
É uma das variantes da espectroscopia por fluorescência de raio X que se baseia na investigação 
de uma amostra através de interações entre partículas ou radiação eletromagnética e matéria, 
analisando os raios X emitidos pela matéria em resposta à incidência de partículas carregadas. Suas 
capacidades de caracterização são devidas em grande parte ao princípio fundamental que cada 
elemento tem uma estrutura atômica única, de modo que os raios X emitidos são característicos 
desta estrutura, que identificam o elemento.( Corbari, L; et al. 2008). Esta técnica tem quatro 
componentes. 
Os quatro componentes primários do EDS são: 
 A fonte de excitação (feixe de elétrons ou feixe de raios-X) 
 O detector de Raios-X 
 O processador de pulso 
 O analisador 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Caracteriza%C3%A7%C3%A3o_(ci%C3%AAncia_dos_materiais)&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/wiki/Espectroscopia
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fluoresc%C3%AAncia_de_raio_X
https://pt.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADculas
https://pt.wikipedia.org/wiki/Radia%C3%A7%C3%A3o_eletromagn%C3%A9tica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Raios_X
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo
A excitação de feixe de elétrons é usado em microscópios eletrônicos, Equipamentos microscopia 
de varredura eletrônica (SEM) e microscopia de varredura de transmissão eletrônica (STEM). A 
excitação por feixe de raios-X é usado em espectrometria de fluorescência de raios-X (XRF). 
Um detector é usado para converter a energia dos raios-x em sinal de voltagem; esta informação é 
enviada a um processador de pulso que mede os sinais e passa para o analisador para apresentar os 
dados e análise. 
O detector mais comum usado é o detector Si(Li) resfriado a temperaturas criogênicas com 
nitrogênio líquido. Agora, os novos sistemas são frequentemente equipados com detectores com 
desvio de silício (SDD) com sistemas com resfriamento Peltier.( Corbari, L; et al. (2008). 
6. Aplicação prática-determinação de estruturas de substâncias 
6.1. As primeiras aplicações dos Raios-X 
Cerca de 2 anos apenas após os trabalhos pioneiros de Roentgen, a primeira e imediata aplicação 
dos raios-x era a visualização das estruturas ósseas. Os raios-x permitiam a aplicação da fotografia 
para fins médicos e clínicos. A anatomia humana (e a de animais) jamais tinha sido investigada 
dessa forma, ainda mais com pessoas vivas, saudáveis ou não. As primeiras radiografias na área 
clínica foram feitas em um hospital de Birmingham (Inglaterra) em fevereiro de 1896.45 Ainda 
naquele ano hospitais já dispunham de departamentos de radiologia. As imagens de raios-x não 
eram reconhecíveis de modo imediato. A interpretação exigia treinamento do médico ou operador. 
6.2. Fluorescência de Raios-X 
A análise por fluorescência de raios-X pode ter fins qualitativos ou quantitativos e se baseia na 
medição das intensidades dos raios-X característicos emitidos pelos elementos que constituem a 
amostra, quando excitada por partículas como eletrões, protões ou iões produzidos em aceleradores 
de partículas ou ondas eletromagnéticas, além do processo mais utilizado que é através de tubos de 
raios-X (MELO JÚNIOR, 2007). 
A primeira evidência da aplicação de raios-X para análise elementar foi descrita por BARCKLA 
no começo do século passado, a partir da observação dos espectros característicos de raios-X 
(RIBEIRO, 2006). Ele fez a descoberta de que para gases de elementos com baixa massa atômica, 
a radiação secundária espalhada possui o mesmo comprimento de onda médio do feixe primário de 
raios-X ao qual o gás era sujeito. Ele também descobriu que a extensão de tal espalhamento é 
proporcional à massa atômica do gás em questão. Quanto mais pesado o átomo, mais partículas 
carregadas ele contém e são estas partículas carregadas que são responsáveis pela dispersão dos 
raios-X (RIBEIRO, 2006). 
 
Figura: esquema dos componentes internosde um espectro de fluorescencia de raios – X 
 
Em 1907, BARCKLA começou sua pesquisa mais importante sobre raios-X, trabalhando em 
Liverpool com C. A. SADLER (CBPF, 2013). Eles descobriram que a radiação secundária é 
homogênea e que a radiação proveniente de elementos mais pesados pode ser de dois tipos 
característicos. BARCKLA deu aos dois tipos de emissões características os nomes de série K (para 
as emissões mais penetrantes) e série L (para as menos penetrantes). Eles também mostraram que 
estas radiações características (isto é, de um comprimento de onda específico) eram emitidas 
somente após um elemento pesado ter sido exposto à radiação X "mais dura" (isto é, de menor 
comprimento de onda e, portanto, com maior penetrabilidade) que suas próprias emissões 
características. Esta descoberta foi a primeira indicação de que emissões de raios-X são 
monocromáticas (CBPF, 2013). 
Entretanto, foi MOSELEY (1912) quem instituiu, pela primeira vez, uma relação matemática entre 
a frequência e o número atômico de cada elemento estudado, característica indispensável à 
espectrometria de fluorescência de raios-X (BORTOLETO, 2007). 
Os raios-X primários são produzidos no tubo por diferença de potencial entre um cátodo, 
geralmente filamento de tungstênio, e um ânodo (metal). Pode-se usar também, fonte de material 
radioativo ou eletrões acelerados num campo elétrico (CIENFUEGOS & VAITSMAN, 2000). Os 
raios-X incidentes excitam os átomos constituintes da amostra, que por sua vez emitem linhas 
espectrais com energias características do elemento e cujas intensidades estão relacionadas com a 
concentração (IAEA, 1999). Assim, de modo resumido, a análise por fluorescência de raios-X 
consiste de três fases: excitação dos elementos que constituem a amostra, dispersão dos raios-X 
característicos emitidos pela amostra e detecção desses raios-X. Os tipos de equipamentos 
disponíveis estão descritos a seguir. 
6.3. Espectroscopia de fluorescência de Raio-X aplicada a identificação elementar 
de amostra 
A fluorescência é caracterizada pela emissão de luz por um átomo excitado por qualquer razão que 
não seja apenas de origem térmica e por um tempo de emissão de aproximadamente 10-8 segundos 
após a excitação (BLACK, 1965). 
Quando um determinado material é bombardeado por um feixe de radiação de alta energia (raios-
X e γ), ele absorve os fotões que possuem energia suficiente para excitar principalmente os 
electrões das camadas atômicas mais internas, que ao retornarem ao estado fundamental, emitem 
fótons de energia igual à diferença energética entre dois níveis atômicos (LACHANCE, 1993), 
denominada radiação característica. 
A fluorescência é uma ferramenta largamente aplicada, além da análise elementar, para o controle 
de qualidade em vários campos de pesquisa, tais como: 
 Determinação da composição elementar de plantas (OMOTE et al., 1995), 
 Estudo de quartzo em bauxita (FERET e ROY, 2002), 
 Análise de amostras cerâmicas (BOS et al., 2000), 
 Determinação da concentração em níveis de ppm de metais em solos tratados com 
compostos orgânicos de lixo urbano (DOS ANJOS et al., 2000), dentre tantos outros. 
 
Figura: Exemplo de Difratogramas de Amostras Calcinadas Entre 110 a 1200 °C. Fonte: (ANJOS 
et al., 2000) 
6.4. Fluorescência de raios-X com dispersão por comprimento de onda 
A fluorescência de raios-X com dispersão por comprimento de onda,, desenvolveu-se nos meados 
da década de 60 (IAEA, 1999). No WDXRF usam-se cristais que difratam os raios-X, dependendo 
do comprimento de onda em ângulos que estão sujeitos a sua energia (Lei de Bragg). Com um 
arranjo mecânico adequado, a radiação da amostra chega ao detector de forma monocromática. 
Existem equipamentos seqüenciais e simultâneos (IAEA, 1999). 
A difração dos raios-X característicos é a essência da análise química em espectrômetros do tipo 
WDXRF, pois permite a separação da radiação secundária através do espalhamento em ângulos 
distintos, permitindo analisar a composição química dos materiais. O sistema de detecção é 
sequencialmente posicionado, com auxílio de um goniômetro preciso, em ângulos de espalhamento 
calculados pela equação de Bragg. Um dos primeiros que pode ser citado, datado de 1958, é a 
determinação de metais em cinzas de tecido vegetal, utilizando um tubo de raios-X como fonte de 
excitação, um cristal de fluoreto de lítio na difração e um cristal cintilador sólido para a detecção e 
medição dos raios-X difratados. 
Para a determinação analítica desses metais, pode-se citar as técnicas colorimétrica, 
espectrometrias de absorção atômica, de fluorescência atômica, de fluorescência de raios-X, de 
emissão atômica e de massa. As técnicas de espectrometria atômica são extensivamente 
empregadas para a quantificação de espécies metálicas em baixas concentrações (PEREIRA & 
ARRUDA, 2003). Entretanto, uma das dificuldades encontradas no uso destas técnicas é que a 
espécie de interesse está frequentemente presente em matrizes complexas e/ou em concentrações 
abaixo do limite de detecção, não podendo ser determinada diretamente. 
7. Interpretação da Radiação X 
Antigamente era comum a confusão que se fazia entre raios-x e os raios catódicos. 
Não apenas os jornais usavam indistintamente esses dois termos, mas também alguns físicos. É 
importante salientar que a caracterização da natureza dos raios catódicos (feixe de partículas de 
carga elétrica negativa – os eletrões) foi fruto do trabalho de Joseph John Thomson, cerca de 2 anos 
após a descoberta dos Raios-X por Roentgen. 
Em busca de uma explicação para tal fenômeno, diversas hipóteses foram levantadas, como: 
 Os Raios-X eram ondas eletromagnéticas transversais de pequeno comprimento de onda, 
semelhantes à radiação ultravioleta; 
 Esses raios seriam ondas eletromagnéticas longitudinais (hipótese levantada pelo próprio 
Roentgen); 
 A radiação X corresponderia a pulsos não periódicos de radiação eletromagnética; 
 Os Raios-X eram de natureza corpuscular, formados por raios catódicos modificados 
(neutros). Depois de extensivos experimentos, a polêmica foi decidida favoravelmente à 
primeira hipótese. 
Quando, em 1905, Albert Einstein (1879-1955) propôs a ideia do fotão de energia, um conceito 
que admitia um caráter corpuscular para a luz, foi possível calcular o comprimento de onda 
associado aos raios-x, mas evidências experimentais concretas de seu caráter corpuscular só 
surgiriam na década seguinte: em 1912, Max von Laue (1879-1960) e seus estudantes Walter 
Friedrich (1883-1968) e Paul Knipping (1883-1935) descobriram a difração dos raios-x em cristais 
de sulfeto de zinco (ZnS), uma experiência definitiva para o estabelecimento do caráter ondulatório 
dessa radiação. 
Atualmente sabe- se que s raios-x possuem alta energia e são radiações ionizantes, como as 
emissões nucleares (radiação gama). Os raios-x não emitidos por desequilíbrio nuclear são 
considerados fontes artificiais de radiação. O comprimento de onda da luz visível é mil vezes maior 
que o dos raios-x. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conclusão 
No trabalho recentemente apresentado falei sobre a radiação x onde vi que: 
A descoberta dos raios-x representou um dos grandes feitos da inteligência humana no final do 
século XIX, tendo uma repercussão imediata em todo o mundo. Em paralelo aos esforços de 
interpretação da radiação x, muitas especulações foram feitas, vindo a causar um grande interesse 
e fascínio nos cientistas e nos cidadãos comuns. Embora a reação em geral tenha sido de 
deslumbramento com aquela nova radiação, outras posturas foram observadas, mostrando uma 
relação de repulsa ou de medo/insegurança pessoais. 
A técnica analítica de fluorescência de raios X (FRX) que tem sido utilizada para a avaliação quali-
quantitativa de espécies químicas em vários tipos de amostras, de interesse agropecuário, 
agroindustrial, geológico e ambiental.A técnica, por ser instrumental e não destrutiva, e por 
permitir a análise de vários elementos simultaneamente, de modo rápido e a baixo custo, tem um 
elevado potencial de aplicação em várias áreas, onde há necessidade de correlação entre os 
elementos essenciais e tóxicos. 
Vi também que a emissão de raios-X característicos não é o único processo que ocorre com a 
excitação das amostras com uma fonte de raios- X. Há uma fração de fotões de raios-X provenientes 
da fonte que é espalhada pelos átomos da amostra. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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