Come nascono i RX?
I raggi X sono radiazioni aventi lunghezza d'onda molto piccola. Poichè esiste una relazione di proporzionalità inversa tra l'energia trasportata da un'onda e la sua lunghezza d'onda, questo significa che i raggi X sono onde di elevatissima energia. Responsabili della produzione di raggi X saranno quindi dei fenomeni altamente energetici.
Primo esempio: un fascio di elettroni di elevata energia che bombardano degli atomi. Quando l'elettrone di un fascio interagisce con il campo elettrico del nucleo di un atomo (figura a sinistra), subisce una brusca decelerazione e perde energia che viene emessa sotto forma di fotoni. Questo processo, chiamato "radiazione di frenamento" o "bremsstrahlung", è responsabile dello spettro continuo dei raggi X. In questo fenomeno vediamo che uno dei processi di produzione dei RX consiste nei fenomeni di forte accelerazione o decelerazione di particelle.
Se, invece, l'interazione dell'elettrone incidente avviene con uno degli elettroni più interni dell'atomo bersaglio (figura a destra), il processo di produzione dei raggi X prende il nome di "radiazione caratteristica". A seguito di questa interazione, entrambi gli elettroni sono diffusi fuori dall'atomo, così che nell'orbitale rimane un posto libero o "lacuna". Successivamente uno degli elettroni più esterni si sposta per colmare la lacuna. È durante quest'ultimo processo che l'atomo emette radiazione X con un'energia che individua in maniera esatta il materiale di cui è composto l'atomo bersaglio, da cui il nome "radiazione caratteristica".
La lunghezza d'onda dei raggi X è dell'ordine delle dimensioni degli atomi. Per questa ragione i raggi X possono essere assorbiti dagli atomi. Questo fenomeno di assorbimento dei raggi X da parte della materia si verifica per esempio in queste due situazioni:
- Radiografia: sulla lastra fotografica restano parti chiare dove i RX vengono molto assorbiti dalla materia (ossa, densità elevata) e parti scure dove I RX riescono ad attraversare la materia (tessuti molli, bassa densità).
- Atmosfera: la parte alta della nostra atmosfera (ionosfera) è in grado di assorbire quasi completamente i RX emessi dal sole o provenienti dall'Universo. Questo avviene nonostante la bassissima densità in quanto lo spessore della ionosfera è sufficientemente elevato da far sì che prima o poi tutti i raggi X incontrino almeno un atomo da cui essere assorbiti.