Rentgenowskie promieniowanie, promieniowanie X
Rentgenowskie promieniowanie, promieniowanie X to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego (fale elektromagnetyczne) o długości fali zawartej w przedziale od 0,1 pm do ok. 50 nm, tj. pomiędzy promieniowaniem gamma i ultrafioletowym, przy czym zakres promieniowania rentgenowskiego pokrywa się częściowo z niskoenergetycznym (tzw. miękkim) promieniowaniem gamma – rozróżnienie wynika z mechanizmu wytwarzania promieniowania: promieniowanie rentgenowskie powstaje przy przejściach elektronów na wewnętrzne powłoki elektronowe atomu, natomiast promieniowanie gamma w przemianach energetycznych zachodzących w jądrze atomowym.
Promieniowanie rentgenowskie jest promieniowaniem elektromagnetycznym emitowanym wskutek hamowania elektronu w polu jąder atomów materiału anody w lampie rentgenowskiej.
Lampę stanowi bańka szklana z której wypompowane jest powietrze, tj. panuje wysoka próżnia. Wewnątrz znajdują się dwie elektrody: katoda K i anoda A. Elektrody połączone są ze źródłem wysokiego napięcia, rzędu kilkudziesięciu tysięcy wolt lub nawet większych. Dodatni biegun połączony jest z anodą, ujemny z katodą. Katodę stanowi zwykle włókno wolframowe, które w czasie pracy lampy rozżarzone jest wskutek przepływu prądu z dodatkowego źródła żarzenia. Emitowane wskutek ruchów termicznych z rozżarzonej katody elektrony przyspieszane są w polu elektrycznym panującym w przestrzeni pomiędzy anodą i katodą. W materiale anody elektrony są wyhamowywane w polu elektrycznym jąder atomów materiału stanowiącego anodę.
Materiałem ten jest zwykle wolfram, ze względu na wysoką temperaturę topnienia, bowiem na anodzie wydzielają się wielkie ilości ciepła. Dwa mechanizmy odpowiedzialne są za emisję promieniowania elektromagnetycznego w lampie rentgenowskiej.
Pierwszym jest emisja promieniowania hamowania. Promieniowanie hamowania posiada ciągły rozkład energii fotonów którego górna granica określona jest przez energię wyhamowywanych elektronów. Im wyższa energia elektronów tym wyższa górna granica energii wyemitowanych fotonów. Pamiętając, że energia cząstek naładowanych w polu elektrycznym równa jest iloczynowi ładunku i różnicy potencjałów pomiędzy początkowym i końcowym punktem ruchu cząstki widzimy, że maksymalna energia fotonów emitowanych przez lampę rentgenowską jest zależna od napięcia przyłożonego pomiędzy katodę i anodę lampy.
Drugi mechanizm to emisja tzw. promieniowania charakterystycznego o widmie dyskretnym. Mechanizm emisji tego promieniowania związany jest z procesami wzbudzenia i jonizacji atomów ośrodka (anody) przez uderzające w anodę elektrony.
|
|
