Х (рентгенівське)-випромінювання

 

Розрізняють два види Х-випромінювання: гальмівне і характеристичне.

Гальмівне випромінювання можна пояснити на основі класичної електродинаміки із застосуванням понять про квантову природу випромінювання.

Характеристичне випромінювання розглядається з позицій будови внутрішніх електронних оболонок атомів речовини, що бомбардується високошвидкісними електронами.

Один із піонерів отримання і дослідження Х-променів – І.Пулюй, ім’я якого носить Тернопільський державний технічний університет.

 

 

Отримання Х-(рентгенівських) променів, гальмівне Х-випромінювання

 

Х-промені отримують за допомогою трубки, що схематично представлена на рис. 2.7. Її особливість – наконечник із важкого металу (Cu, Mo) і висока напруга.

 

1. Гальмівне випромінювання виникає при гальмуванні електронів, які вилітають з катоду, при ударі в антикатод. Рух цих електронів з прискоренням, як будь-яких заряджених частинок, супроводжується короткохвильовим електромагнітним випромінюванням.

2. Гальмівне випромінювання має суцільний спектр.

3. Існує поріг, нижче якого немає випромінювання електромагнітної енергії, тобто кожній прикладеній напрузі відповідає певна мінімальна довжина хвилі випромінювання (рис. 2.8). При цьому електрон, що пройшов різницю потенціалів U, віддає свою енергію eU на випромінювання:

- мінімальна довжина хвилі гальмівного випромінювання (порогова).

4. Потік рентгенівського випромінювання , де U i I – напруга і сила струму в рентгенівській трубці, Z – порядковий номер атома речовини антикатода, k =10^-9 В^-1 – коефіцієнт пропорційності.

 

 

Характеристичне випромінювання. Закон Мозлі. Застосування рентгенівського випромінювання

 

Характеристичне випромінювання –має вигляд піків (рис. 2.9), що залежать від типу антикатода, виникає внаслідок переходу електронів із зовнішніх оболонок атомів на вакантні місця на внутрішніх оболонках цих атомів.

Вакантні місця виникають при вириванні електронами, що бомбардують антикатод, електронів із внутрішніх оболонок атомів антикатоду. Це буде при напрузі між анодом (антикатод) і катодом >10 кВ.

Кожна речовина має свій лінійчастий спектр, характерний тільки для неї (звідси так і називається це випромінювання). Його властивості:

1. Залежить від будови елементу, з якого зроблений антикатод.

2. Залежить від прикладеної напруги до трубки.

3. Частота характеристичного випромінювання визначається формулою:

- закон Мозлі (експериментальна залежність),

n - частота, b =const, s - стала екранування, z – порядковий номер елемента (антикатода)

- закон Мозлі виражений через квантові числа рівнів електронів, що здійснюють переходи при випусканні Х-променів

R – стала Рідберга, n ₁, n ₂ –цілі квантові числа.

Лінії в характеристичному спектрі об’єднуються в серії, в кожній серії вони мають певний порядок розташування. Якщо n ₁ надати постійного значення, а n ₂ змінювати, причому n ₂> n ₁, то отримаємо спектральну серію. Відповідно для n ₁=1,2,3… отримуємо серії характеристичного випромінювання, що позначається буквами K, L, M, N і т.д.

Застосування рентгенівського (Х-) випромінювання: медицина; кристалографія і матеріалознавство, рентгено-структурний аналіз; визначення якостей конструкцій в промисловості і будівництві; біологічні процеси та керування ними.

 

 

ПРОГРАМНІ ПИТАННЯ

 

 

1. Геометрична та хвильова оптика.

2. Когерентність і монохроматичність світлових хвиль.

3. Інтерференція світла і методи її спостереження.

4. Дифракція світла.

5. Принцип Гюйгенса-Френеля.

6. Метод зон Френеля.

7. Дифракція світла на щілині.

8. Лінійна дифракційна гратка.

9. Дифракція Х-променів. Формула Вульфа Брегга.

10. Принципи голографії.

11. Дисперсія світла в речовині.

12. Закон Бугера для поглинання. Зв’язок дисперсії з поглинанням.

13. Природнє і поляризоване світло.

14. Поляризація світла при відбиванні.

15. Подвійне променезаломлення.

16. Штучна оптична анізотропія.

17. Теплові джерела світла. Закон Кірхгофа.

18. Розподіл енергії в спектрі випромінювання абсолютно чорного тіла.

19. Квантова гіпотеза.

20. Закони Стефана-Больцмана і Віна.

21. Оптична пірометрія.

22. Закони фотоефекту.

 

 

* Про векторне представлення коливань див. ч.1 Конспекту лекцій, розділ «Коливання і хвилі»