1.Возбуждение рентгеновского излучения.

В качестве источника рентгеновского излучения в РКТ используется рентгеновский излучатель. Рентгеновский излучатель – это система, состоящая из рентгеновской трубки и защитного кожуха. Рентгеновская трубка – высоковольтный электровакуумный прибор, состоящий из катода (источника электронов) и анода, в веществе которого тормозятся электроны, ускоренные электрическим полем, приложенным к электродам трубки. Электроды помещены в стеклянный баллон, остаточное давление газов в котором достигает 10^-4 Па.

Электронный поток, бомбардирующий анод трубки, возникает благодаря термоэлектронной эмиссии с накаливаемой электрическим током вольфрамовой спирали. Попадая на анод, электроны тормозятся и возникает электромагнитное излучение, называемое тормозным. Тормозное излучение имеет непрерывный спектр. В нём присутствуют все частоты вплоть до некоторой предельной частоты υ_min. Эта частота определяется из условия равенства потенциальной энергии электрона энергии возникшего рентгеновского кванта.

(1.1)

Для практических целей представляет интерес зависимость энергии тормозного излучения I_λ на частоте υ=с/λ от длины волны λ, которая для не слишком больших значений U имеет вид, представленный на рис. 1.1. Материал анода – вольфрам.

Кривые на рис. 1 соответствуют формуле Крамерса:

, (1.2)

г де: i - анодный ток; Z - атомный номер материала анода; A – экспериментально определяемая константа.

Рис. 1. Зависимость энергии тормозного излучения I_λ от длины волны λ

Полная интенсивность рентгеновского излучения, генерируемая на аноде при данном напряжении U, равняется:

(1.3)

[I]=Дж/с, С₁ – константа, [C₁]=В^-1.

Если U не постоянно и меняется по синусоидальному закону, то в качестве энергетической характеристики процесса применяют величину средней энергии излучения за период.

При увеличении U на кривых рис. 1.1. возникают резкие пики. Это результат возникновения характеристического рентгеновского излучения. Наиболее глубокий по энергии уровень образует K – оболочку, следующий по величине энергии L – оболочку и т.д. Если один из электронов внутренней оболочки выбивается налетающим электроном или фотоном, то атом переходит в возбужденное состояние, которое заканчивается переходом электрона с одного из внешних слоев на освободившееся место внутреннего слоя. Характеристическое излучение, возникающее при переходе на K-оболочку, образует K – серию пиков, на L – уровень – L – серию и т.д. Частота υ_k наиболее интенсивной линии K – серии определяется законом Мозли:

(1.4)

где z – атомный номер вещества, R – постоянная Ридберга.

Частоты различных серий не зависят от способа возбуждения, и интенсивность линии данной серии определяется по формуле:

(1.5)

где С=const, U_e – потенциал возбуждения для данной линии, 1.5≤n≤2.

Современные рентгеновские трубки позволяют получать гамма - кванты с характерными энергиями в диапазоне от 50 до 200 кэВ.