Nova técnica para gerar raios X produz radiação direcionada

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/02/2021

Impressão artística de raios X (roxo) emitidos pelo novo tipo de fonte, onde uma estrutura em camadas bombardeada por elétrons (amarelo) produz e guia o feixe de radiação.
[Imagem: Julius Hilbig]

Emissão de raios X

Os raios X são tipicamente difíceis de lidar, sobretudo direcioná-los e guiá-los para observar amostras de materiais e tecidos biológicos.

Para gerar raios X nos tradicionais tubos, elétrons que foram acelerados por uma alta tensão colidem com um anodo de metal. Os átomos do metal desviam e diminuem a velocidade dos elétrons, ou os elétrons excitam os átomos do metal para emitir radiação à medida que se chocam. Tanto a desaceleração dos elétrons quanto a excitação dos átomos de metal resultam na emissão de radiação de raios X.

Infelizmente, a radiação é emitida igualmente em todas as direções e é difícil direcioná-la para um feixe focalizado, necessário para seu uso prático. Além disso, a frente de onda dos raios X emitidos é completamente aleatória e desordenada.

Físicos alemães desenvolveram agora um novo método com o qual os raios X podem ser emitidos com grande precisão em uma direção preferencial.

Para isso, eles usaram uma estrutura de finas camadas de materiais com diferentes densidades de elétrons, o que permitiu desviar e focar simultaneamente os feixes gerados.

A emissão direcionada dos raios X é essencial para seu uso prático, quando ele é usado para analisar amostras de materiais.
[Imagem: Malte Vassholz/Tim Salditt]

Raios X direcionais

Na verdade, a equipe descobriu um novo efeito quando o anodo é substituído por uma estrutura formada por camadas finas de materiais com diferentes densidades de elétrons: Se uma sequência particular de camadas for escolhida, os raios X saem bem comportados, todos numa mesma direção, podendo então ser guiados facilmente.

A espessura da estrutura em sanduíche deve ser de alguns milionésimos de milímetro.

"Quando os elétrons acelerados atingem essa estrutura em sanduíche, o espectro angular dos raios X gerados muda. Os raios X são preferencialmente gerados e direcionados paralelamente às camadas, que atuam como um guia de ondas, semelhante a uma fibra óptica," contou Malte Vassholz, da Universidade de Göttingen.

A equipe acredita que o efeito pode ser aprimorado com a otimização da estrutura, permitindo gerar radiação de raios X com maior brilho, criando alternativas menores e mais baratas aos enormes aceleradores síncrotrons.

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