Спектр рентгеновского излучения.
Спектр излучения – это график зависимости интенсивности излучения от его длины волны или частоты.
Рис. 5. Характер спектра рентгеновской трубки.
Рис. 5 иллюстрирует характер спектра излучения рентгеновской трубки. Он представляет собой сочетание двух типов спектров: непрерывного и линейчатого. Оба они отражают взаимодействие быстрых катодных электронов рентгеновской трубки с электронами материала антикатода. Непрерывная компонента суммарного спектра – это тормозное излучение. На него накладывается линейчатый спектр характеристического излучения, и он – тоже результат взаимодействия быстрых катодных электронов с электронами атомов, но – со своими особенностями.
Тормозное рентгеновское излучение.
Все катодные электроны проходят в трубке одинаковую ускоряющую разность потенциалов U и приобретают одинаковую кинетическую энергию:
mV2/2 = e U (1′)
А дальше для электронов начинаются вероятностные игры. Наиболее вероятно взаимодействие быстрых электронов с многочисленными электронами внешних и средних электронных орбит атомов.
С очень малой вероятностью электрон может потерять всю свою кинетическую энергию в одном акте взаимодействия, передав ее одному «новорожденному» рентгеновскому кванту, но для этого надо проникнуть в ближние окрестности атомного ядра. Это происходит крайне редко, и при этом возникает квант с энергией, максимально возможной при данном анодном напряжении U:
|
|
|
Еmax=mV2/2 = e U. (1′′)
В то же время, согласно формуле Планка, энергия кванта:
Е=hν= hc/λ (3)
Здесь h – постоянная Планка, с – скорость света в вакууме; ν, λ – частота и длина волны излучения.
Кванту с максимальной энергией Еmax соответствует минимальное значение λmin длины волны: так как Еmax=hc/ λmin =eU, то:
λmin= hc/eU (4)
Это минимальное значение длины волны тормозного рентгеновского излучения - коротковолновая граница тормозного рентгеновского спектра (см. график на рис. 5).
Увеличение анодного напряжения U на рентгеновской трубке приводит к смещению границы непрерывного спектра λmin влево, в область коротких волн.
Самым точным из методов определения постоянной Планка является метод, основанный на измерении коротковолновой границы тормозного рентгеновского спектра. Расчетная формула при этом – простое алгебраическое следствие формулы (4): h = λmineU/с.
|
|
|
Согласно теории Максвелла, заряженная частица, движущаяся с ускорением, является источником электромагнитной волны.
Напомним, что ускорение – это величина, характеризующая изменения скорости. Скорость тела меняется по величине, если оно разгоняется или тормозится. Скорость тела меняется по направлению, если оно движется по криволинейной траектории. Во всех этих случаях тело имеет ускорение; оно является результатом силы, разгоняющей, или тормозящей, или искривляющей траекторию.
По теории Максвелла, любое из слагаемых полного ускорения, или их сочетание может быть причиной электромагнитной волны. Это подтверждено экспериментально, но происходит, если только величина ускорения достаточно велика. Например, значения ускорения, с которым разгоняются электроны в рентгеновской трубке, в инжекторе и в разгонной камере бетатрона, недостаточно велики, чтобы вызвать появление заметных электромагнитных волн. Совсем другое дело – отрицательное ускорение при торможении электронов в материале антикатода. Электрон, прошедший в рентгеновской трубке ускоряющую разность потенциалов 50кВ, приобретает скорость более 108 м/с (это более, чем 30% от скорости света), и тормозится в антикатоде на пробеге порядка 1мм за время, исчисляемое сотыми долями наносекунды. При таком торможении электрон имеет ускорение порядка 1018 м/с2, и тормозное излучение возникает, и оно не какое-нибудь, а именно рентгеновское.
|
|
|
Непрерывный характер спектра тормозного рентгеновского излучения свидетельствует о возможности появления тормозных рентгеновских квантов hc / λ , сколь угодно близких по длине волны. Условия для такого торможения быстрых электронов предоставляют электроны верхних и средних электронных оболочек многоэлектронных атомов антикатода. В этих оболочках электроны могут находиться на очень близких энергетических уровнях.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 440; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!