РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ: ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЕ И ТОРМОЗНОЕ. СПЕКТР ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ЕГО ГРАНИЦА. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ (ЖЕСТКОСТЬ И ИНТЕНСИВНОСТЬ) ИЗЛУЧЕНИЯ.
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 тормозное и характеристическое. Рентгеновское излучение возникает при бомбардировке быстрыми электронами твердых мишеней. Рентгеновская трубка состоит из подогревного катода и анода, заключенных в баллон с высоким вакуумом (10-7 мм рт.ст.) Между катодом и анодом приложено напряжение порядка 105 В. Освобожденные из катода 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. Приэтом происходит превращение части кинетической энергии электронов в энергию электромагнитного излучения; однако большая часть энергии электронов превращается в энергию молекулярно-теплового движения частиц анода, что вызывает его сильное нагревание (поэтому анод изготавливают из хорошо теплопроводящего материала - меди например).
Возникающее электромагнитное излучение называют тормознымренгеновским излучением. Его механизм объясняют следующим образом. С движущимся электрическим зарядом связано магнитное поле, индукция которого зависит от скорости электрона. При торможении уменьшается магнитная индукция и, в соответствии с теорией Масквелла, 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 излучения с различными длинами волн.
В каждом из спектров наиболее коротковолновое тормозное излучение lmin возникает тогда, когда энергия, приобретенная электроном в ускоряющем поле, полностью переходит в энергию кванта:
откуда 
Выражая U в кВ и l в ингетремах, получим:
Коротковолновое рентгеновское излучение обычно обладает большей проникающей способностью, чем длинноволновое, и называется жестким, а длинноволновое - мягким.
Интенсивность рентгеновского излучения определяется эмпирической формулой
J = kiU2Z, где i - сила тока, U - напряжение, Z - порядковый номер атома вещества анода, k - коэффициент пропорциональности
(CU - k = 10-9 В-1).
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 характеристическим, то есть каждое вещество имеет собственный, характерный для него линейчатый спектр (сплошной спектр не зависит от вещества анода и определяется только напря жением на рентгеновской трубке).
Линейчатый характеристический спектр возникает вследствие того, что ускоренные электроны проникают вглубь атома и из внутренних слоев выбивают электроны. На свободные места переходят электроны с верхних уровней, в результате излучаются фотоны характеристического излучения. Как видно из рисунка, характеристическое 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.
Мозли установил простой закон, связывающий частоты спектральных линий с атомным номером испускающего их элемента:
n - частота
спектральной линии;
Z - атомный номер испускающего элемента;
A и B - постоянные.
Устройство рентгеновских трубок и простейших
рентгеновских аппаратов, применяемых в медицине.
Устройство рентгеновской трубки было разобрано выше. Принципиальная электрическая схема простейшего рентгеновского аппа рата приведена на рисунке.
В схеме имеется два трансформатора: Т1 высокого напряжения для питания анодной цепи трубки и Т2 для питания накала. Высокое напряжение на трубке регулируется при помощи автотрансформатора АТ, подключенного к первичной обмотке трансформатора Т1. Перек-лючателем П изменяется число витков обмотки автотрансформатора. В связи с этим измененяется и напряжение вторичной обмотки транс-форматора, подаваемое на трубку. Ток накала трубки регулируется реостатом R, включенным в цепь первичной обмотки трансформатора Т2. Ток анодной цепи изменяется миллиамперметром. О величине нап-ряжения в анодной цепи трубки судят по положению переключателя П.
Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом
(когерентное рассеяние, фотоэффект, Комптон-эффект).
Проходя через вещество фотоны рентгеновского излучения взаимодействуют в основном с электронами атомов и молекул вещества.
При этом имеют место три главных процесса:
1. Когерентное рассеяние.
Рассеянием длинноволнового рентгеновского излучения происходит
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
