Виды рентгеновского излучения и их характеристика.

По способу возбуждения рентгеновское излучения подразделяют на тормозное и характеристическое.

Тормозное ”R-излучение” - возникает при торможении электронов в электрическом поле ядер атомов вещества. По теории Максвелла всякое изменяющееся со временем электрическое поле порождает магнитное и наоборот. При резком торможении электрона в электрическом поле атома его магнитное поле резко уменьшается, порождая электрическое поле и т.д. => возникает электромагнитная волна с длиной волны и частотою, соответствующими “R”- излучению. Частота (ν) этого излучения зависит от Е_к (начальной кинетической энергии) электрона и интенсивности его торможения. Т.к. доля Е_к электрона, идущей на нагревание анода оказывается различной, то и энергия возникших квантов рентгеновского излучения неодинакова, т.е. рентгеновские лучи будут иметь разные длины волн =>т.о. возникает сплошной R-спектр.

Распределение энергии излучения по длинам волн (спектр тормозного излучения).

С возрастанием энергии электронов “min” длина волны λ₀ смещается в сторону коротких волн (λ₀^׀>λ₀^׀׀).

Особенности тормозного излучения:

· Со стороны коротких длин волн спектр резко обрывается на определенной длине волны (λ₀^׀, λ₀^׀׀). Такое коротковолновое тормозное излучение возникает тогда, когда энергия, приобретенная электронами в ускоряющем поле, полностью переходит в энергию фотона.

eU=hν_max = hc/ λ_min =>λ_min = hc/ēU =>

λ_min (λ₀^׀, λ₀^׀׀) обратно пропорционально напряжению“U”между катодом и анодом => изменяя это напряжение, можно регулировать жесткость или мягкость “R-излучения”. Жесткое (коротковолновое) излучение обладает большей проникающей способностью, чем мягкое (длинноволновое).

§ Спектральный состав излучения зависит от напряжения в R-трубке. С увеличением “U” значение “ λ_min“ смещается в сторону коротких длин волн.

§ При изменении “ t⁰” накала катода возрастает эмиссия электронов => ток в трубке увеличивается, но спектральный состав излучения не меняется.

§ Поток энергии Ф тормозного R- излучения прямо пропорционален квадрату напряжения между анодом и катодом, силе тока в трубке и атомному номеру вещества.

Характеристическое “R-излучение”- возникает при изменениях энергетических состояний атомов вещества анода трубки вследствие их перехода из возбужденного в невозбужденное состояние.

Механизм: при достаточно сильном воздействии (бомбардировка атома α- частицами или поглощение γ-излучения) электрон одной из внутренних оболочек будет удален за пределы атома и на его место (уровень Е₁) может перейти электрон, находящийся на более высоком энергетическом уровне Е₂ (Е₂ >Е₁). При этом излучается фотон с энергией hν,( hν =Е₂ –Е₁ - по второму постулату Бора).

Свободное место может образоваться на любом уровне внутренних оболочек, а переход на это место электрона может происходить с любого более высокого уровня. В результате образуется излучение с линейчатым спектром. Линии в спектре объединяются в серии соответственно переходам электронов с любых более высоких энергетических уровней.

λ”< λ’ (ν ”> ν’), ν’ = (E₂-E₁)/h, ν” = (E₃-E₁)/h, λ’ = ch/(E₂-E₁), λ ” = ch/(E₃-E₁)

Линейчатый спектр на фоне сплошного (тор-

мозного) излучения - смешанный спектр.

Особенности:

§ Это излучение возникает только при определенном напряжении в трубке.

§ Это излучение всегда существует вместе с тормозным излучением => линейчатый спектр характеристического излучения накладывается на сплошной спектр тормозного излучения (смешанный спектр).

§ Спектры этого излучения однотипны. Их однотипность обусловлена тем, что внутренние электронные слои у разных атомов одинаковы и отличаются только энергетически из-за силового воздействия со стороны ядер, которое увеличивается с возрастанием порядкового номера элемента => характеристические спектры сдвигаются в сторону больших частот с увеличением заряда ядра.

Закон Мозли: