Difracción de rayos x

ESPECTRO DE RAYOS X
Laboratorio N°1

R. CASTAÑEDA, L. LÓPEZ, P. A. OCHOA
Universidad Nacional de Colombia- Sede Medellín
racastanedaq@unal.edu.co - luflopezme@unal.edu.co – paochoab@unal.edu.co

RESUMEN – mediante este experimento se pretende generar un espectro continuo de las líneas de radiación de rayos x mediante la colisión de electrones en un blanco, para estudiar su dependenciacon el alto voltaje y la emisión de corriente.

PALABRAS CLAVE – rayos x, espectro de energía, radiación de frenado, ley de reflexión de bragg.

FUNDAMENTO TEÓRICO – Los rayos X fueron descubiertos por wilhelm Conrado rontgen (1845-1923). Se trata de ondas electromagnéticas con una longitud de onda entre los 10nm y los 0.001nm, producidos por el bombardeo de un elemento diana o blancocontra un haz de electrones de alta energía en un tubo de rayos X. El resultado es un espectro continuo que depende sólo de la energía de los electrones bombardeantes y un espectro de líneas característico de cada elemento blanco. Dependiendo del voltaje de aceleración y del elemento blanco se pueden presentar picos agudos. Estos picos están en diferentes longitudes de onda para distintoselementos: forman lo que se llama un espectro característico de rayos X para cada elemento del blanco.

Los rayos X de espectro continuo son un tipo de “bremsstrahlung” o radiación de frenado, nombre con el que se indica la radiación electromagnética que se emite cuando un electrón sufre una variación brusca de su velocidad.
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Figura1. Esquema de un tubo de rayos x.

MONTAJE EXPERIMENTAL -Utilizando un equipo generador de rayos X (554 811) como el de la figura 2, se generó un espectro continuo de rayos X y se caracterizaron los picos kα y kβ mediante la variación del voltaje entre 20kV y 35kV cada 5kV, dejando la corriente constante en 1 mA. Luego se procedió a variar la corriente entre los valores de 0.60mA , 0.80mA y 1mA, a un voltaje constante de 35kV. Ambos procedimientos serealizaron rotando el cristal de NaCl en el intervalo 2.5°-12.5° con un paso angular de 0.1°, y a un tiempo por paso angular de 10s.

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Figura 2. Equipo generador de rayos X

RESULTADOS – A continuación se reportan las gráficas que representan el espectro en términos de la longitud de onda y de energía de la radiación, así como los valores de kα y kβ y [pic].

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Gráfica 1.Gráfica de Intensidad vs. Longitud de onda obtenida a un voltaje constante de U=35kV con un paso angular de ((=0.1o y tiempo por paso angular de (t=10 s.

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Gráfica 2. Gráfica de Intensidad vs. Longitud de onda obtenida a corriente constante de I=1mA con un paso angular de ((=0.1o y tiempo por paso angular de (t=10 s.

Los valores de kα y kβ son como se indican en las tablas 1 y 2.

|V |λ(pm) |I (ctas/s) |I (ctas/s) |I (ctas/s) |I c(tas/s) |
| | |U=20kV |U=25kV |U=30kV |U=35kV |
|kα |69,7137 |117,0 |723,6 |1710,4 |2741,9 |
|kβ |61,8923 |56,1 |433,1 |909,3 |1413,0 |

Tabla 1. Valores de kα y kβ para el espectro de longitud de onda con voltaje U constante.

|I |λ (pm)|Int. |Int. |Int. |Int. |
| | |(ctas/s) |(ctas/s) |(ctas/s) |(ctas/s) |
| | |I=0,4mA |I=0,6mA |I=0,8mA |I=1,0mA |
|Kα |69,7137 |1158,4 |1646,3 |2059,6 |2467,1 |
|kβ |61,8922 |534,7 |777,4 |1005,3 |1206,4 |

Tabla 2. Valores de kα y kβ para el espectrode longitud de onda con corriente I constante.

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Gráfica 3. Gráfica de Intensidad vs. Energía obtenida a voltaje constante de U=35kV con un paso angular de ((=0.1o y tiempo por paso angular de (t=10 s.

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Gráfica 4. Gráfica de Intensidad vs. Energía obtenida a corriente constante de I=1mA con un paso angular de ((=0.1o y tiempo por paso angular de (t=10 s.

Los valores de...