Механизмы генерации рентгеновского излучения

По способу возбуждения рентгеновское излучение разделяют на характеристическое и тормозное.

1. Характеристическое излучение возникает при переходах между энергетическими уровнями внутренних оболочек (K, L, M, …,) атомов с высокими порядковыми номерами.

Если под действием сильного внешнего воздействия (бомбардировка атомов вещества электронами с высокой кинетической энергией, частицами, излучением) с внутренней оболочки атома будет выбит один из электронов, то с более высоких уровней атома на место выбитого перейдет другой электрон. При этом будет испускаться фотон с энергией и частотой лежащей в диапазоне рентгеновского излучения.

Электрон может быть выбит с любого уровня. Следовательно, свободное место может образоваться на любом внутреннем уровне.

На этот уровень могут переходить электроны также с любого уровня, образуя серии переходов. Например, К - серия образуется при переходе электронов на уровень К с более высоких уровней, L - серия - на уровень L и т.д.

Характеристическое излучение имеет линейчатый спектр на фоне

сплошного. Для разных атомов эти спектрв однотипны, т.к. внутренние оболочки атомов одинаковы и отличаются лишь энергией.

Частота линий спектра характеристи-ческого излучения определяется законом Мозли

,

где - постоянная для данной линии, - зарядовое число атома химического элемента, с которым сталкиваются электроны. Из закона Мозли следует, что при увеличении линия сдвигается в сторону более коротких длин волн ().

2. Тормозное излучение возникает при резком торможении электронов электрическим полем атомов вещества, через которое они пролетают.

Движущиеся электроны можно рассматривать как электрический ток. Этот ток образует вокруг себя магнитное поле. Электрическое поле, создаваемое электронами атома вещества, тормозит движущиеся к атому электроныю Это замедление движения можно рассматривать как переменный электрический ток. Магнитное поле, образующееся вокруг такого тока, является переменным. Согласно теории Максвелла вокруг переменного магнитного поля возникает вихревое электрическое поле, которое, в свою очередь, возбуждает в смежных точках пространства переменное магнитное поле и т.д. Образуется электромагнитная волна, т.е. излучается фотон, рентгеновского диапазона. Частота этого фотона зависит от начальной кинетической энергии летящих электронов и от интенсивности торможения. Т.к. эти условия для летящих электронов различны, то излучаются фотоны разных длин волн, и спектр тормозного излучения сплошной. Коротковолновое излучение, - коротковолновая граница, круто уменьшается и называется жестким излучением. Длинноволновое рентгеновское излучение плавно уменьшается с увеличением длины волны и называется мягким излучением. - длина волны, приходящаяся на максимум излучения.