112. Тормозное рентгеновское излучение. Спектр тормозного рентгеновского излучения и его граница

Рентгеновским излучением называют электромагнитные волны с длиной приблизительно от 80 до 10^-5 нм.

По способу возбуждения рентгеновское излучение подразделяют на тормозное и характеристическое.

Т

Анод

ормозным называется рентгеновское излучение, возникающее в результате торможения электронов электростатическим полем атомных ядер и атомарных электронов вещества анода рентгеновской трубки.

Катод

Электроны

Рентгеновская трубка является наиболее распространенным источником рентгеновского излучения. Она имеет подогреваемый катод, который испускает электроны. Между катодом и анодом, который имеет наклонную поверхность создается электрическое поле. При торможении большого количества электронов образуется непрерывный или сплошной спектр рентгеновского излучения. В каждом из спектров наиболее коротковолновое излучение возникает тогда, когда приобретенная электроном энергия в ускоряющем поле, полностью переходит в энергию фотона: eU = h_max = hc/_min, откуда:

_min = hc/ (eU). Или: _min = 12,3/ U, где _min – длина волны, 10 ^–10 мU – напряжение, кВ. Коротковолновое ренгеновское излучение обладает большей проникающей способностью, чем длинноволновое, и называется жестким, а длинноволновое – мягким. Поток ренгеновского излучения вычисляется по формуле: Ф = kIU²Z  где U и I – напряжение и сила тока в рентгеновской трубке Z – порядковый номер атома вещества анода k= 10 ^–9 B^-1 – коэффициент пропорциональности.

113. Характеристическое рентгеновское излучение и его спектр.

Характеристическим является рентгеновское излучение, возникающее вследствие того, что ускоренные электроны проникают вглубь атомов и выбивают из внутренних слоев электроны, при этом, на свободные места переходят электроны с верхних уровней, высвечивая фотоны характеристического излучения.

Характеристическое рентгеновское излучение, в отличие от тормозного, имеет в своём спектре особенности в виде характерных всплесков на определённых длинах волн.

Как правило, это происходит при увеличении напряжения на рентгеновской трубке: электроны получают большую энергию и могут проникать во внутренние орбиты атома и выбивать из них электроны. Поскольку электронные орбиты имеют строгую «комплектацию», то вакантное место заполняют электроны с более высоких орбит. Такой переход обязательно сопровождается дополнительным излучением, который складывается с тормозным и имеет вид, представленный на рисунке.

В отличие от оптических спектров характеристические рентгеновские спектры разных атомов однотипны. Это связано с тем, что внутренние слои у разных атомов одинаковы и отличаются лишь энергетически. Это приводит к тому, что характеристические спектры сдвигаются в сторону больших частот с увеличением заряда ядра. Эта закономерность известна как закон Мозли:

 = A (Z – B)

где  - частота спектральной линии Z – атомный номер A и B – постоянные.

Кроме этого, характеристический рентгеновский спектр атома не зависит от химического соединения, в которое этот атом входит, поэтому его и назвали характеристическим.