Fisica moderna/Raggi X

I raggi X sono stati scoperti da Röntgen nel 1896. Il nome raggi X deriva dal fatto che nessuno conoscesse la loro natura. Röntgen, lavorando con scariche elettriche in tubi catodici con gas rarefatti, osserva che in alcuni casi si produce una forte fluorescenza anche su schermi posti a metri di distanza. Inizia dunque a studiare sistematicamente gli effetti di questi raggi X e scopre che:

• hanno un'elevata penetrabilità della materia: la maggior parte dei materiali non riesce a bloccarli;
• impressionano pellicole e lastre fotografiche;
• producono il fenomeno della fluorescenza;
• non subiscono deflessioni da parte di campi elettrici o magnetici: o sono costituiti da particelle neutre o non sono costituiti da particelle;
• non riesce a produrre riflessione o rifrazione
• si originano maggiormente utilizzando materiali pesanti per l'anodo.

Nel 1913 Coolidge inventa un sistema efficiente per produrre e studiare i raggi X, costituito da un tubo a vuoto ove un filamento di tungsteno produce elettroni per effetto termoionico. Questi vengono accelerati da una differenza di potenziale e impattando contro l'anodo producono i raggi X, con un intervallo di lunghezza d'onda e uno spettro che sono strettamente dipendenti sia dalle caratteristiche del tubo, cioè la tensione applicata, sia dal tipo di metallo con cui è fatto l'anodo. Il processo tuttavia non è per niente efficiente, dal momento che solo lo 0,1% della potenza erogata viene effettivamente utilizzata per la produzione di raggi X. Il restante 99,9% di essa viene trasformato in calore, perciò risulta di vitale importanza raffreddare l'anodo per evitarne la fusione; ciò è fatto facendo circolare dell'acqua in corrispondenza dell'anodo stesso.

Come rilevatore si utilizzano ben presto le camere di ionizzazione. Esse si basano sulla proprietà dei raggi X di scaricare corpi carichi, ionizzando l'aria circostante. Una camera è costituita da un tubo metallico con una finestra di entrata, generalmente di quarzo, per permettere ai raggi X di entrare. All'interno vi è una barra metallica mantenuta a una determinata differenza di potenziale rispetto alle pareti della camera. Quando i raggi X colpiscono la barra questa si scarica e l'aria si ionizza producendo una corrente misurabile.