Rayos x

ace algo más de un siglo, en 1895, Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923), científico alemán de la Universidad de Würzburg, descubrió una radiación (entonces desconocida y de ahí su nombre de rayos X) que tenía la propiedad de penetrar los cuerpos opacos.


Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923), alrededor de 1895 y la radiografía de la mano de su esposa mostrando el anillo de boda. Por sudescubrimiento obtuvo el Premio Nobel de Física de 1901.

Instalación típica de radiología X hospitalaria

Los rayos X son invisibles a nuestros ojos, pero producen imágenes visibles cuando usamos placas fotográficas o detectores especiales para ello...


Imagen radiográfica de una mano

Imagen radiográfica de un mono


Imagen radiográfica de una soldadura bien hecha

Soldadura malhecha por falta de penetración (línea negra)


Fotografía de una pintura y su radiografía mostrando dos pinturas superpuestas en el mismo lienzo

De casi todos son conocidas las aplicaciones de los rayos X en el campo de la Medicina para realizar radiografías, angiografías (estudio de los vasos sanguíneos) o las llamadas tomografías computarizadas. Y el uso de los rayos X se ha extendidotambién a la detección de fallos en metales o análisis de pinturas.

Resulta muy interesante echar un vistazo a la estupenda página web que, sobre la historia y su magnífica colección de tubos (lámparas) de rayos X, ha puesto a nuestra disposición Grzegorz Jezierski desde Polonia.

Históricamente hablando, pasaron muchos años desde el descubrimiento de los rayos X en 1895, hasta que eldescubrimiento de esta radiación revolucionó los campos de la Física, la Química y la Biología. La potencialidad de su aplicación en estos campos vino indirectamente de la mano de Max von Laue (1879-1960), profesor sucesivamente en las Universidades Munich, Zurich, Frankfurt, Würzburg y Berlín, quien pretendiendo demostrar la naturaleza ondulatoria de esta nueva radiación usó un cristal de blenda frente a losrayos X, obteniendo la confirmación de su hipótesis y demostrando al mismo tiempo la naturaleza periódica de los cristales. Laue recibió por ello el Premio Nobel de Física de 1914.
Max von Laue
(1879-1960)
Pero quienes realmente sacaron provecho del descubrimiento de los alemanes fueron los británicos Bragg (padre e hijo), William H. Bragg (1862-1942) y William L. Bragg (1890-1971), quienesen 1915 recibieron el Premio Nobel de Física al demostrar la utilidad del fenómeno que había descubierto von Laue para obtener la estructura interna de los cristales. Pero todo esto será objeto de apartados posteriores.
William H. Bragg
(1862-1942)
William L. Bragg
(1890-1971)

Los rayos X son radiaciones electromagnéticas, como lo es la luz visible, o las radiaciones ultravioleta einfrarroja, y lo único que los distingue de las demás radiaciones electromagnéticas es su llamada longitud de onda, que es del orden de 10-10 m (equivalente a la unidad de longitud que conocemos como Angstrom).

Una excelente información divulgativa sobre el espectro electromagnético se puede encontrar en alguna de las páginas de la NASA, y en general sobre los rayos X y sus aplicaciones en el MedicalRadiography Home Page y en las páginas del llamado The X-Ray Century.


Representación de una onda electromagnética, con los campos eléctrico (E) y magnético (H) asociados, avanzando a la velocidad de la luz.

Espectro contínuo de la luz visible (desde el rojo al violeta disminuye la longitud de onda)

ν(Hz) λ(m) = 3 108m Hz
E(J) = h(J/Hz) ν(Hz) = k(J/K molécula) T(K)
h = 6.6 10-34(J/Hz); k = 1.4 10-23 (J/K molécula); 1 eV = 1.6 10-19 (J)
Figura adaptada según aparece en las páginas del Berkeley Lab

Los rayos X que más interesan en el campo de la Cristalografía de rayos X son aquellos que disponen de una longitud de onda próxima a 1 Angstrom (fundamentalmente los denominados rayos X "duros" en el esquema superior) y corresponden a una frecuencia de aproximadamente...