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¿Cuál es espectroscopia de radiografía?

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La espectroscopia de radiografía es una técnica que detecta y mide los fotones, o las partículas de la luz, que tienen longitudes de onda en la porción de la radiografía del espectro electromágnetico. Ayudaba a científicos a entender las propiedades químicas y elementales de un objeto.

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Hay varios diversos métodos de la espectroscopia de radiografía que se utilizan en muchas disciplinas de la ciencia y de la tecnología, incluyendo arqueología, astronomía y la ingeniería. Estos métodos pueden ser utilizados independientemente o juntos crear una imagen más completa del material o del objeto que es analizado.

Historia

Concedieron Wilhelm Conrad Röntgen, físico alemán, el primer Premio Nobel en la física en 1901 para su descubrimiento de radiografías en 1895. Su nueva tecnología fue puesta rápidamente para utilizar por otros científicos y médicos, según el laboratorio nacional del acelerador de SLAC.

Charles Barkla, físico británico, condujo la investigación entre 1906 y 1908 que llevaron a su descubrimiento que las radiografías podrían ser característica de sustancias individuales. Su trabajo también le ganó un Premio Nobel en la física, pero no hasta en 1917.

El uso de la espectroscopia de radiografía comenzó realmente un pedazo anterior, en 1912, empezando por un equipo del padre-y-hijo de físicos, de William Henry Bragg y de William Lawrence Bragg británicos. Utilizaron la espectroscopia para estudiar cómo la radiación de la radiografía obró recíprocamente con los átomos dentro de cristales. Su técnica, llamada cristalografía de X-ray, fue hecha el estándar en el campo por el año siguiente y ganaron el Premio Nobel en la física en 1915.

Cómo trabajos de la espectroscopia de radiografía

Cuando un átomo es inestable o se bombardea con las partículas de alta energía, su transición de los electrones a partir de un nivel de energía a otro. Mientras que los electrones ajustan, el elemento absorbe y lanza los fotones de alta energía de la radiografía de una manera que sea característica de los átomos que componen que elemento químico particular. La espectroscopia de radiografía mide esos cambios en la energía, que permite que los científicos identifiquen elementos y que entiendan cómo obran recíprocamente los átomos dentro de los diversos materiales.

Hay dos técnicas principales de la espectroscopia de radiografía: espectroscopia de radiografía longitud de onda-dispersiva (WDXS) y espectroscopia de radiografía energía-dispersiva (EDXS). WDXS mide las radiografías de una sola longitud de onda que son difractadas por un cristal. EDXS mide la radiación de la radiografía emitida por los electrones estimulados por una fuente de alta energía de partículas cargadas.

En ambas técnicas, cómo se dispersa la radiación indica la estructura atómica del material y por lo tanto, los elementos dentro del objeto que es analizado.

Varias aplicaciones

Hoy, la espectroscopia de radiografía se utiliza en muchas áreas de la ciencia y de la tecnología, incluyendo arqueología, astronomía, la ingeniería y la salud.

Los antropólogos y los arqueólogos pueden descubrir la información ocultada sobre los artefactos y los restos antiguos que encuentran analizándolos con espectroscopia de radiografía. Por ejemplo, Lee Sharpe, profesor adjunto de la química en la universidad de Grinnell en Iowa, y sus colegas, utilizó un método llamado espectroscopia de la fluorescencia de X-ray (XRF) para identificar el origen de las puntas de flecha de la obsidiana hechas por la gente prehistórica en el sudoeste norteamericano.

La espectroscopia de radiografía también ayuda a astrofísicos a aprender más sobre cómo los objetos en trabajo del espacio. Por ejemplo, investigadores de Washington University en el plan de St. Louis para observar las radiografías que vienen de objetos cósmicos, tales como calabozos, aprender más sobre sus características. El equipo, llevado por Henric Krawczynski, un astrofísico experimental y teórico, planes a poner en marcha un tipo de espectrómetro de radiografía llamó un polarímetro de la radiografía. Comenzando en diciembre de 2018, el instrumento será suspendido en la atmósfera de tierra por una largo-duración, globo helio-llenado.

Yury Gogotsi, un químico y el ingeniero de los materiales en la universidad de Drexel en Pennsylvania, crea espray-en las antenas y las membranas de la agua-desalación con los materiales analizados por espectroscopia de radiografía.

El invisibles espray-en las antenas son solamente algunos docena nanómetros gruesos pero pueden transmitir y dirigir las ondas de radio. Una técnica llamó ayudas de la espectroscopia de absorción de X-ray (XAS) para asegurarse de que la composición del material increíblemente fino está correcta y ayuda a determinar la conductividad. La “alta conductividad metálica se requiere para el buen funcionamiento de antenas, así que tenemos que supervisar de cerca el material,” Gogotsi dijo.

Gogotsi y sus colegas también utilizan la espectroscopia de radiografía para analizar la química superficial de las membranas complejas que desalinan el agua filtrando hacia fuera los iones específicos, tales como sodio.

El uso de la espectroscopia de radiografía se puede también encontrar en varias áreas de la investigación médica y de la práctica, por ejemplo en las máquinas modernas de la exploración del CT. La recogida de espectros de absorción de la radiografía durante exploraciones del CT (vía la cuenta del fotón o el escáner espectral del CT) puede proporcionar una información más detallada y contraste sobre qué se está encendiendo dentro del cuerpo, con dosis de radiación más bajas de las radiografías y menos o ninguna necesidad de usar los materiales del contraste (tintes), según Phuong-Anh T. Duong, director del CT en Emory University Department de la radiología y de las ciencias de la proyección de imagen en Georgia.