1. Sursele și proprietățile de bază ale x-ray
În 1895, investigarea razele catodice, omul de știință german Vilgelm Konrad Rentgen a descoperit că ecranul fluorescent, glisați la instalarea opacă dens închis la husă de protecție, flash-uri luminoase. Sa ajuns la concluzia că există unele radiații necunoscute, pentru care materialul de acoperire este transparent. Această radiație se numește Rontgen raze X.
Investigarea cauzelor acestei radiatii, raze X a constatat că acesta apare în locul în care fasciculul de electroni care zboară lovește peretele tubului catodic. Pe baza acestui fapt, X-Ray proiectat și construit primul conceput special pentru tub polucheniyaX-ray, caracteristicile esențiale ale designului care au supraviețuit până în zilele noastre. tub cu raze X (Figura 1) este un cilindru de sticlă cu doi electrozi principali cositorite: un anod (A) și catodul (K). Catodul este sub forma unui metal refractar spirală (W, Pt), prin care este trecut curent. În acest caz, din cauza emisiei thermionic, emite electroni bobina încălzită. Anodul este un cilindru a cărui față de capăt este tăiată la un anumit unghi. Capătul conic al suprafeței anodului este cositorit placă din metal refractar (W, Pt, Cu, Ag, etc.) - "oglinda" (B). Cilindrul creează un vid P mare = 10 -6 -10 -7 Torr Între un anod și un catod se aplică o tensiune înaltă - 40 kV ÷ 200, iar în unele cazuri chiar înainte de I000 kV. Electronii emise de filamentul sunt accelerați de câmpul electric la viteze
2 10 8 × m / s. Fasciculul îngust de electroni este direcționată spre anod, care datorită apare felia oblică direcționează spre „oglindă“ fereastra de radiație de raze X în tubul de ieșire. eficiență tub de raze X este de numai 1-5%, în timp ce energia rămasă a fasciculului de electroni este transformată în energie internă. Din acest motiv, corpul anod este realizat dintr-un material conductor de căldură bun (Cu) și adesea tubulare pentru alimentarea cu lichid de răcire.
Deja primele experimente a relevat o serie de proprietăți ale razelor X: razele au o putere de penetrare semnificativă; ioniza substanța; posedă acțiune chimică; fotopolimerizabil film și cauza formarea de peroxid de hidrogen în apă; influențează desfășurarea proceselor biologice; se propage într-o linie dreaptă și nu se abate de la orice electric sau un câmp magnetic; cauza fenomenului luminiscență. In continuare am constatat că razele X sunt unde electromagnetice cu o lungime de la 10 -5-80 nm (10 -14 ÷ 10 -7 m).
Natura radiației cu raze X este prezent în radiația cosmică, el emite coroana solară, și aproape toate elementele radioactive din pământ.
Conform mecanismului de excitație radiație X și este subdivizată într-o caracteristică de frânare.
2. Spectrul de frânare razele X ale bremsstrahlung
Formarea bremsstrahlung poate fi explicată în termeni electrodinamicii. Luați în considerare un fascicul de electroni care zboară, deoarece unele curente, care creează un câmp magnetic în jurul valorii de sine, cu inducție
In cele mai multe cazuri, cu toate acestea, energia electronilor se pierde ca urmare a unui număr de „coliziuni“ succesive cu diferiți nori de electroni ai atomilor, transformând astfel în căldură sau cuante de radiație electromagnetică de frecvență ν mai mici decât νk (ν ≤ νk):
pentru că condițiile de interacțiune a electronilor cu atomii de anod poate varia, intervalul de radiație într-un astfel de proces ar fi un proces continuu (continuu). Este o curbă asimetrică (figura 2), care are o graniță ascuțită (λk) din partea de lungimi de undă scurte, un maxim distinct și o scădere treptată în intensitate în regiunea lungimii de undă lungă. Odată cu creșterea tensiunea crește și intensitatea emisiei întregului spectru este deplasată la lungimi de undă mai scurte (Figura 2). Comunicarea între tensiunea de accelerare U (kV) și o limită de undă scurtă a spectrului corespunzător - λk (nm) are forma:
Astfel, pentru o tensiune de accelerare dat și λk între λ lungime de undă (max). la care maximul spectrului, există un raport constant:
Emisivitatea tubului de raze X depinde de tensiunea de accelerare, curentul anod (temperatura filament catod) și materialul (numărul atomic Z) «oglindă“ anod. În general, puterea de frânare a radiației:
unde k = 10 -9 (V · sec) -1. I - anodului de putere de curent; tensiune U- între anod și catod; Z - numărul de serie al materialului „oglinda“ a anodului în
Rețineți că mărimea tensiunii accelerează (figura 2) și numărul atomic al substanței „oglinda“ (Figura 3) nu numai că afectează emisivitatea tubului de raze X, dar, de asemenea, cu privire la natura distribuției de energie în spectrul de lungimi de undă; în timp ce schimbarea temperaturii de încălzire catod nu schimbă compoziția spectrală a radiației.
Rețineți, de asemenea, că puterea de penetrare a X-radiații este dependentă de lungime de undă. radiații de lungime de undă mai scurtă cu o mai mare putere de penetrare a fost numit un radiații greu și lung val - moale.