Экзамен – ФОДиТ
.pdf
33. Рентгеновское излучение: рентгеновская трубка и
механизмы образования излучения.
Рентгеновское излучение — электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гаммаизлучением (от ~10 эВ до нескольких МэВ).
3. Рентгеновское излучение. Рентгеновская трубка.
Рентгеновское излучение (РИ) – это электромагнитные волны с длиной волны от 80 до 10 нм, что соответствует энергии квантов от 0,12 кэВ до 1,2 Мэв/
Мягкое Р.И. – до 0,2 нм Жесткое Р.И. – λ<0,2 нм
Рентгеновская трубка – это двухэлектродный электровакуумный прибор, служащий источником рентгеновского излучения, которое возникает при взаимодействии испускаемых катодом электрон с веществом анода (антикатода)
Рентгеновская трубка состоит из:
Анод = Антикатод
всегда наклонный, высокий, порядковый номер Z
I- ток трубки
Вакуумный баллон Подогреваемый катод
И.В.Н. – источник высокого напряжения 100 кВ
Механизм:
1.Разогретый катод испускает электроны.
2.В результате их торможения электростатическим полем атомов анода возникает тормозное РИ.
КПД рентгеновской трубки? 1%/0,2 %
99,8% → в тепло
Охлаждение анода:
1.Стержень из меди
2.Вода, масло,
3.Вращающийся анод.
4.Механизм образования тормозного и характеристического рентгеновского излучения.
Различают рентгеновское излучение по способу возбуждения:
Тормозное
Возникает в результате торможения заряженной частицы электростатическим полем атомов анода
Механизм: с движущимися электронами связано магнитное поле, индукция которого уменьшается при торможении электронов на антикатоде; по теории Максвелла возникает электромагнитная волна.
Характеристическое
Механизм возникновения:
Электроны, ускоренные большим напряжением, проникают вглубь атомов вещества антикатода и выбивают электроны из внутренних слоев.
На свободные места переходят электроны с верхних энергетических уровней → излучаются фотоны характеристического РИ.
Рентгеновская трубка — основной источник рентгеновского излучения. Она представляет собой вакуумную стеклянную колбу, внутри которой находятся электроды: катод из вольфрамовой нити и анод из металла с высокой проводимостью. Электроды трубки подключаются к источнику высокого напряжения, до нескольких сотен тысяч вольт. 4
Механизм образования рентгеновского излучения следующий:
1.Нить накала рентгеновской трубки (вольфрамовая спираль катода) при подведении к ней тока низкого напряжения накаливается, образуя свободные электроны вокруг нити. 1
2.Включение тока высокого напряжения создаёт на полюсах рентгеновской трубки разность потенциалов, в результате чего свободные электроны с большой скоростью устремляются к аноду в виде потока электронов — катодных лучей. 1
3.Попав на фокус анода, электроны резко тормозятся, вследствие чего часть кинетической энергии электронов превращается в энергию электромагнитных колебаний с очень малой длиной волны — это и будет рентгеновское излучение (лучи торможения). 1
Взависимости от природы возникновения рентгеновских лучей различают тормозное и характеристическое излучение:
Тормозное рентгеновское излучение. Под действием высокого напряжения раскалённый катод испускает электроны, которые ускоряются до большой энергии и попадают на анод. При прохождении через материал анода происходит торможение в результате взаимодействия электрических полей электронов и ядер атомов анода. При этом утраченная кинетическая энергия испускается в виде рентгеновских фотонов и даёт непрерывный спектр. 2
Характеристическое излучение. При облучении анода электронами наряду со сплошным рентгеновским спектром возникает излучение, которое специфично для материала анода. Характеристическое излучение испускают атомы мишени при столкновении с электронами (первичное излучение) или с рентгеновскими фотонами (вторичное, или флуоресцентное излучение). 2
34. Закон ослабления рентгеновского излучения веществом. Применение контрастных веществ в рентгенодиагностике.
5. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Закон ослабления потока рентгеновского излучения веществом.
