O que são raios X

Autor: 
Tom Harris

Raios X são basicamente o mesmo que os raios de luz visíveis. Ambos são formas de ondas de energia eletromagnética carregadas por partículas chamadas fótons. Veja Como funciona a luz para mais detalhes. A diferença entre raios X e raios de luz visível é a energia dos fótons individualmente. Isto também é chamado de comprimento de onda dos raios.

Nossos olhos são sensíveis ao comprimento de onda da luz visível, mas não ao comprimento de onda mais curto, das ondas de maior energia dos raios X ou ao comprimento de onda mais longo de menor energia das ondas de rádio.

Os fótons da luz visível e os fótons dos raios X são produzidos pelo movimento dos elétrons nos átomos. Os elétrons ocupam diferentes níveis de energia diferentes ou orbitais, ao redor do núcleo do átomo. Quando um elétron passa para orbital menor precisa liberar energia, e ela é liberada na forma de um fóton. A energia do fóton depende do quanto o elétron decaiu entre os orbitais. Veja esta página para uma descrição detalhada deste processo.

Quando um fóton colide com outro átomo, esse átomo pode absorver a energia do fóton promovendo o elétron para um nível de energia mais alto. Para isto acontecer, a energia do fóton tem que combinar com a diferença de energia entre as duas posições do elétron. Senão, o fóton não pode deslocar elétrons entre os orbitais.

Os átomos que compõem os tecidos do nosso corpo absorvem bem fótons de luz visível. A energia dos fótons deve combinar com as diferenças de energia entre as posições dos elétrons. Ondas de rádio não têm energia suficiente para mover elétrons entre orbitais em átomos maiores, então conseguem passar pela maioria dos materiais. Fótons de raios X também passam através de vários objetos, mas por outra razão: eles têm muita energia.

Eles podem, entretanto, arrancar um elétron de um átomo. Uma parte da energia do fóton dos raios X trabalha para separar o elétron do átomo e o restante é usado para fazê-lo se movimentar fora do átomo. Um átomo maior tem mais chances de absorver um fóton de raios X desta maneira, porque em átomos maiores as diferenças de energia entre os orbitais são maiores e essa energia se ajusta melhor com a energia do fóton. Átomos menores, em que os orbitais dos elétrons estão separados por níveis de energia relativamente baixos, têm menos chances de absorver fótons de raios X.

Os tecidos macios do seu corpo são feitos de átomos menores e por isso absorvem muito bem os fótons dos raios X. Os átomos de cálcio que fazem nossos ossos são muito maiores, então são melhores para absorver fótons de raios X.

Na próxima seção, verificaremos como as máquinas de raios X usam esse efeito.

Outros usos para os raios X
As contribuições mais importantes da tecnologia dos raios X têm sido no mundo da medicina, mas os raios X desempenham um papel crucial também em várias outras áreas. Os raios X são essenciais na pesquisa envolvendo a teoria da mecânica quântica, cristalografia e cosmologia. Na indústria, scanners de raios X são muito usados para detectar pequenas falhas em equipamentos de metal pesado. Scanners de raios X se tornaram também equipamentos padrão em segurança de aeroportos.