129. Рентгеновским излучением называется электромагнитные волны

с длиной ~ от 80 нм до 10^-5 нм (в медицине 10  510^-3 нм). По

способу возбуждения рентгеновское излучение подразделяют на тор-

мозное и характеристическое. Рентгеновское излучение возникает

при бомбардировке быстрыми электронами твердых мишеней. Рентге-

новская трубка состоит из подогревного катода и анода, заключен-

ных в баллон с высоким вакуумом (10^-7 мм рт.ст.) Между катодом и

анодом приложено напряжение порядка 10⁵ В. Освобожденные из като-

да электроны ускоряются электрическим полем и, двигаясь к аноду,

достигают скоростей порядка сотен тысяч км/с (в зависимости от

величины напряжения между анодом и катодом). Достигнув анода,

электроны резко затормаживают при ударе о его поверхность. При

этом происходит превращение части кинетической энергии электро-

нов в энергию электромагнитного излучения; однако большая часть

энергии электронов превращается в энергию молекулярно-теплового

движения частиц анода, что вызывает его сильное нагревание (поэ-

тому анод изготавливают из хорошо теплопроводящего материала -

меди например).

Возникающее электромагнитное излучение называют тормозным

ренгеновским излучением. Его механизм объясняют следующим обра-

зом. С движущимся электрическим зарядом связано магнитное поле,

индукция которого зависит от скорости электрона. При торможении

уменьшается магнитная индукция и, в соответствии с теорией Маск-

велла, появляется электромагнитная волна.

Тормозное ренгеновское излучение имеет сплошной спектр. Это

объясняется тем, что одни элктроны тормозятся быстрее, другие

медленнее, что и приводит к возникновению электромагнитного из-

лучения с различными длинами волн.

рисунок

В каждом из спектров наиболее коротковолновое тормозное излучение _min возникает тогда, когда энергия, приобретенная электроном в ускоряющем поле, полностью переходит в энергию кванта:

откуда

Выражая U в кВ и  в ингетремах, получим:

Коротковолновое рентгеновское излучение обычно обладает

большей проникающей способностью, чем длинноволновое, и называ-

ется жестким, а длинноволновое - мягким.

Интенсивность рентгеновского излучения определяется эмпири-

ческой формулой

J = kiU²Z,

где i - сила тока, U - напряжение, Z - порядковый номер атома вещества анода, k - коэффициент пропорциональности

(CU - k = 10^-9 В^-1).

130. При больших напряжениях в рентгеновской трубке наряду с

рентгеновским излучением, имеющим сплошной спектр, возникает

рентгеновское излучение, имеющее линейчатый спектр, последний

налагается на сплошной спектр. Это излучение называется характе-

ристическим, то есть каждое вещество имеет собственный, характер-ный для него линейчатый спектр (сплошной спектр не зависит от вещества анода и определяется только напря жением на рентгеновской трубке).

рисунок

Линейчатый характеристический спектр возникает вследствие

того, что ускоренные электроны проникают вглубь атома и из внут-

ренних слоев выбивают электроны. На свободные места переходят

электроны с верхних уровней, в результате излучаются фотоны ха-

рактеристического излучения. Как видно из рисунка, характеристи-

ческое рентгеновское излучение состоит из серий K, L, M и так

далее. Так как при излучении K-серии освобождаются места в более

высоких слоях, то одновременно испускаются и линии других серий.

рисунок

Мозли установил простой закон, связывающий частоты спектраль-ных линий с атомным номером испускающего их элемента:

 - частота спектральной линии;

Z - атомный номер испускающего элемента;

A и B - постоянные.