66ª Reunião Anual da SBPC

Resumo aceito para apresentação na 66ª Reunião Anual da SBPC pela(o): SBPC - SOCIEDADE BRASILEIRA PARA O PROGRESSO DA CIÊNCIA

A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 1. Física

PRODUÇÃO DE UMA FONTE DE RAIOS-X COM BASE NO FENÔMENO DE TRIBOLUMINESCÊNCIA AO DESENROLAR UMA FITA ADESIVA

Rodolfo Luis Tonoli - Física - UNICAMP Carlos Manuel Giles Antunez de Mayolo - Orientador / IFGW - UNICAMP

INTRODUÇÃO:

Os geradores de raios-X usam fontes de alta tensão para acelerar elétrons entre o ânodo e o catodo de um tubo de raios-X. No caso do presente trabalho estudou-se o processo de produção de raios-X ao desenrolar uma fita adesiva em uma câmara de vácuo através do fenômeno de triboluminescência. A produção de raios-X pelo efeito da triboluminescência foi descrito em um artigo publicado na revista Nature onde, usando uma câmara de vácuo e desenrolando uma fita adesiva, foi possível produzir raios-X energéticos o suficiente para deixar uma radiografia de um dedo humano em um filme odontológico. Naquele estudo era esperado poder se criar um novo tipo de dispositivo de imagens de raios-X. Ao separar duas superfícies unidas por uma cola, elétrons liberados neste processo recebem energia mecânica suficiente para adquirir energia cinética muito alta, que então são atraídos eletrostaticamente para uma superfície provocando um fenômeno parecido com uma pequena colisão luminosa. Esse processo de carregamento e emissão de fótons por atrito é chamado de triboluminescência. A triboluminescência é um fenômeno óptico em que a luz é produzida quando o material é separado ou friccionado através da quebra das ligações químicas do material.

OBJETIVO DO TRABALHO:

O objetivo do projeto de iniciação científica incluiu a elaboração completa de uma câmara de vácuo, suas dimensões e seus materiais, desenho técnico, conexões com motores e bomba de vácuo; programação de um dispositivo de controle de motores que desenrolam a fita adesiva; realização da montagem experimental e de medidas de raios-X gerados através da triboluminescência.

MÉTODOS:

A câmara de vácuo foi produzida na mecânica do instituto de física da UNICAMP, IFGW, tendo 127 mm de diâmetro, suas paredes com 6 mm de espessura e uma abertura de 77 mm na tampa por onde saem os raios-X, na superfície da tampa foi colocado kapton para manter o vácuo. A câmara de vácuo possui encaixe para um suporte que a deixa na horizontal, uma válvula de encaixe da bomba de vácuo, dois encaixes para o suporte dos motores e dois furos no fundo onde têm dois passantes rotativos que transferem o torque do exterior, proveniente dos motores, para o interior da câmara, causando o desenrolar da fita adesiva. Foram utilizados dois motores DC Faulhaber Série 2444 e um controlador de motor DC obtido por colaboração com o APS, para a configuração do controlador foi criada uma interface gráfica com o software LabView. O experimento contou com uma bomba de vácuo Edwards roots de dois estágios, um controlador de vácuo que informa a pressão interna na câmara, um detector de raios-X AmpTek XR-100CR, um controlador PX4 para amplificar e processar os pulsos digitais produzidos pelo detector e enviá-los ao computador onde foi utilizado o software da AmpTek ADMCA, que constrói um espectro de intensidade de fótons em função da energia.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Durante o experimento foi possível atingir o vácuo desejado (10-3 mBar) e desenrolar a fita adesiva, obtendo assim o espectro de raios-X de Bremsstrahlung, este espectro comprova a geração de raios-X por meio do processo de triboluminescência e constitui um sucesso do experimento. Além do espectro de Bremsstrahlung foi realizada uma tentativa de se medir as raias características do titânio colocando uma fita metálica em volta da superfície interna da câmara de vácuo e repetindo o experimento. Porém foi observado que o vácuo estava instável, diminuindo e eventualmente cessando a emissão de raios-X, fazendo com que as raias características não se destacassem como deveriam.

CONCLUSÕES:

Com a emissão do espectro de Bremsstrahlung foi possível comprovar a geração de raios-X ao desenrolar uma fita adesiva e o objetivo de criar uma câmara de vácuo e utilizar o fenômeno de triboluminescência foi atingido.

Palavras-chave: Raios-X, Triboluminescência, Câmara de Vácuo.