Wilhelm Röntgen descobriu os raios X em 1895 (descoberta que lhe valeu o prémio Nobel em 1901), abrindo assim uma nova janela sobre o mundo. Em 16 de janeiro de 1896, o New York Times publicou uma radiografia da mão da senhora Röntgen. Muito depressa as pessoas se maravilhavam com fotografias que mostravam a estrutura óssea humana.

Já em fevereiro de 1896, os raios X eram utilizados na medicina para observar ossos partidos: a primeira observação deste tipo, de uma fratura no braço de um doente, foi realizada por dois médicos do Dartmouth College, nos EUA. Rapidamente se encontraram outras aplicações dos raios X, incluindo a inspeção de bagagens pelos funcionários alfandegários.

Imagens: à esquerda – observação de uma fratura em fevereiro de 1896: os médicos G. e E. Frost (na fotografia) foram os primeiros a usar raios X para fins médicos; à direita – inspeção de bagagens por funcionários alfandegários franceses, 1897.

Os raios X atraíram a atenção de muitos médicos, que passaram a utilizá-los para diagnosticar fraturas e corpos estranhos no interior dos tecidos. No final do século XIX, a medicina dedicava especial atenção à patologia dos órgãos individuais. Melhorias contínuas permitiram aos médicos obter radiografias de todos os órgãos internos por meio de «meios de contraste» – substâncias opacas que se tornam visíveis nos raios X. Os raios X foram também usados em terapia, por exemplo no tratamento de doenças de pele. Cedo se percebeu, no entanto, que este tipo de terapia exigia radiação de energia mais elevada.

Os raios X afirmaram-se verdadeiramente durante a Primeira Guerra Mundial. Marie Curie, juntamente com a sua filha Irène, criou uma rede de centros radiológicos médicos para ajudar a melhorar o diagnóstico de fraturas e de doenças pulmonares entre os soldados. Além disso, muitos veículos especializados com aparelhos de raios X (chamados “Les Petites Curies”) percorriam os campos de batalha. Marie Curie escreveu um livro sobre o assunto: “A Radiologia e a Guerra” (1921).

Os raios X são um tipo de radiação eletromagnética. São produzidos artificialmente num tubo catódico, onde um cátodo quente emite eletrões que são depois acelerados por uma alta tensão, atingem um alvo metálico a grande velocidade e produzem «raios invisíveis».

Estes raios resultam em parte da fluorescência excitada nos átomos do metal e em parte do chamado efeito de radiação de travagem (Bremsstrahlung) . Este último surge em consequência das mudanças rápidas de direção dos eletrões nas proximidades dos núcleos atómicos do metal.
Os raios X podem também ser produzidos quando o eletrão inicial de alta energia expulsa um dos eletrões de uma camada eletrónica interna. Um eletrão de energia mais elevada desce então para a camada interna a fim de preencher a lacuna e emite a sua energia excedente sob a forma de um raio X.

Num tubo de raios X, os eletrões são acelerados até uma energia de 30 a 150 keV e atingem um alvo de tungsténio, produzindo radiação X com energias de 1 eV a 150 keV, com uma intensidade máxima intermédia e dois picos a 59 e 67 keV (correspondentes às transições eletrónicas nos átomos de tungsténio). Nas aplicações médicas usam-se energias mais baixas por razões de segurança. Enquanto 20 keV é uma energia típica para radiografias de tecidos moles, por exemplo mamografias, para tecidos duros como o osso usam-se energias mais elevadas (cerca de 150 keV).

É frequente haver preocupação com a exposição à radiação durante os exames médicos com raios X. No entanto, todos estamos expostos ao longo da vida a fontes de radiação natural: os raios cósmicos, o rádon na atmosfera, o solo e as rochas, e até os alimentos e a água.

Vale a pena comparar estas contribuições:

Fonte	Dose equivalente
Radiografia ao tórax	100 μSv
Viver um ano num edifício de pedra, tijolo ou betão	70 μSv
Voo de Londres a Nova Iorque	40 μSv
Dose diária média da radiação natural de fundo	10 μSv
Radiografia dentária	5 μSv
Comer uma banana	0,1 μSv

Como se vê, até comer uma banana expõe a uma dose de radiação. A principal fonte é o potássio, que na natureza contém 0,0117 % do isótopo instável ⁴⁰K.

Todas as formas de radiação eletromagnética são caracterizadas por um comprimento de onda (λ) ou, de modo equivalente, por uma energia (E = hc/2λπ, em que h é a constante de Planck (h = 6,626×10^-27 erg/s) e c é a velocidade da luz no vácuo (c = 2,9979·10¹⁰ cm/s).  

O intervalo de comprimentos de onda dos raios X situa-se entre 0,01 nm e 10 nm, o que corresponde a um intervalo de energias de 1 keV (103 eV) a 150 keV. Compare-se com o intervalo de comprimentos de onda da luz solar visível, que vai de 400 nm a 750 nm.

O único tipo conhecido de radiação eletromagnética com mais energia do que os raios X são os raios gama (γ). Os raios gama são usados em medicina nuclear, onde os médicos empregam radiação γ com energias entre 60 e 510 keV.

O espectro eletromagnético, das ondas de rádio aos raios γ (Créditos da imagem: ESA).