#179 - Raios X com bulbo de lâmpada

 O objetivo desta postagem é mostrar como obter Raios X usando o bulbo de uma lâmpada incandescente.

  Escrito e desenvolvido por Léo Corradini

Os Raios X são produzidos quando elétrons em alta velocidade são desacelerados ao atingir átomos.

São basicamente duas formas de produção, por frenagem ao atingir a eletrosfera (bremsstrahlung) e ao colidir com um elétron das camadas da eletrosfera gerando raios X característicos. 

Para acelerar o elétron necessitamos de um campo elétrico relativamente forte que é produzido por alta tensão, tipicamente acima de 20kV.

Também é preciso que o elétron possa se mover livremente.
Para tanto, é necessário um vácuo muito bom de forma que o elétron possa acelerar sem esbarrar em nenhuma molécula ou átomo de gás.
Se isso acontecer, ele depositara sua energia pelo caminho gerando luz ao invés de Raios X.

Procedimento:

Neste ensaio, usei o bulbo de uma lâmpada de pequena potência (15W).
Ele possui um vácuo suficientemente bom para esse propósito.
Geralmente, as lâmpadas de pequena potência não usam argônio em baixa pressão para proteger o filamento.


Como fonte de alta tensão usei um gerador de faíscas para acender fogão.
Esse gerador produz pulsos de alta tensão (~35kV) de curta duração.



A montagem ficou muito simples, retirei a base com rosca da lâmpada deixando apenas o bulbo.



Um dos terminais da alta tensão do gerador de faíscas vai ligado nos terminais do filamento, o outro terminal vai até um anel de fio estanhado que fica sobre o vidro do bulbo o mais afastado possível dos terminais do filamento.
Usei fios com isolação grossa de silicone para minimizar vazamentos.


 
A capacitância entre o filamento e o anel externo permite que os pulsos de alta tensão gerem pulsos de baixa corrente dentro do bulbo, apesar da presença do vidro isolante.
Os elétrons acelerados no interior do bulbo chocam-se com o vidro produzindo raios X.
Podemos ver fluorescência na face interna do vidro provavelmente consequência da geração dos raios X.

Usei três formas de detecção para comprovar a geração dos Raios X:

- Câmara de ionização com indicação analógica cujo projeto postarei futuramente.



- Contator Geiger.
- Filme radiográfico.

Montei um "X" feito de lâmina chumbo sobre o filme radiográfico para evidenciar a presença da radiação.

 Coloquei o filme radiográfico encostado no vidro do bulbo e expus por 5 minutos à radiação.

 

Conclusão:

Obtive sucesso nas três formas de detecção!
 
O ponteiro da câmara de ionização bateu no fim da escala.

O contador Geiger dava sempre um bip em sincronismo com os pulsos de radiação.

O resultado do ensaio com o filme radiográfico ficou muito legal!

Poderíamos pensar que os fortes ruídos elétricos gerados pelas descargas é que causaram as detecções na câmara de ionização e no contador Geiger.

Então, provoquei faíscas sem o bulbo nas proximidades do contador Geiger e da câmara de ionização e observei que ambos mostraram-se insensíveis a esse forte ruído elétrico.

De qualquer forma, o ensaio com o filme foi o mais significativo.

Para sensibilizar o filme fiz cinco exposições de um minuto cada para minimizar um eventual sobreaquecimento do gerador de faíscas.

A título de comparação, é necessário um tempo maior que uma hora para começar a marcar esse filme usando a radiação Gama da pequena fonte de Amerício-241.   

Veja também:

Vídeo do ensaio com a câmara de ionização
https://www.youtube.com/watch?v=8uJ4JP83mBc

Índice do Blog
https://potassio-40.blogspot.com/2017/11/blog-post.html