#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

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Comentários

  1. a uns anos atras vi fazerem o gerador de raio x usando uma valvula eletronica e uma lata de energetico...os elementos da valvula eram todos jumpeados e a vavula colocado na lata e .. a lata aterrada num gerador de mat ... o bocal da lata era o canhão d raio x

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    1. Junior, válvulas retificadoras de alta tensão são famosas por emitir Raios X.
      Tenho algumas e futuramente vou testa-las.

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    2. Inclusive, será uma das que testarei.
      Aliás, a 1B3GT é uma belíssima válvula !

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    3. Léo, a válvulas como a 1B3 são para receptores de TV P&B e trabalham com uma M.A.T. digamos, mais moderada, então emitem pouco raios x. Já as válvulas retificadoras de M.A.T. de TV Colorida (as valvuladas) essas inclusive vinham engaioladas pra blindar os raios x e essa blindagem toda etiquetada alertado acerca do perigo.

      A Philips KL1 era uma que vinha desta forma, e a retificadora de M.A.T. dela era a GY501. E trabalhava com 25KV conta os 13,5KV de uma TV P&B que usava a 1B3.

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  2. Mas as válvulas de raio x, emitem elétrons através do efeito termoionico e só depois que eles são acelerados pela alta tensão? Pq no seu experimento não temos o efeito termo iônico?

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    1. Com o filamento aquecido,
      a quantidade de elétrons emitidos é muito maior.

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    2. Neste caso, se tivesse deixado a base da lampada e aquecido o filamento não haveria uma emissão maior de raio x?

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    3. Acredito que sim, porém a fonte de alta deverá suprir a corrente extra sem queda da tensão.

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    4. Se for uma lampada de baixa tensão, poderia usar pilhas ou baterias de 9V pra aquecer o filamento, pois com baterias você já se livra do problema de ter uma boa isolação na fonte, pra não perder parte da alta tensão por fuga.

      Seria um teste bem interessante pra fazer um ensaio, a diferença com o filamento frio e aquecido.

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  3. Acompanho o blog a algum tempo e a cada dia me surpreendo mais com as experiências e conhecimento encontrado por aqui! Tenho algumas válvulas guardadas, a maioria 6l6g, muito usadas em amplificadores, com elas também seria possível a produção satisfatória de raios X?

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    1. Obrigado Gabriel !
      Acredito que sim, a válvula 6L6G tem um ótimo vácuo.
      Então, você pode experimentar a mesma técnica do bulbo de lâmpada.

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