Рентгеновская трубка

Рентгеновская трубка является устройством для возбуждения рентгеновского излучения.

Р ентгеновская трубка представляет собой вакуумный баллон с несколькими электро-дами, соединенными с источ-ником высокого напряжения.

Катод представляет собой раскаленную нить и играет роль источника электронов, которые вылетают из него в результате термоэлектронной эмиссии. Управляющий электрод фокусирует пучок электронов , направляя его на анод . Именно на аноде возникает рентгеновское излучение. Анод изготавливается из хорошо теплопроводящих металлов. Поверхность анода покрывается тугоплавкими тяжелыми металлами . Поверхность анода скошена под углом для того, чтобы направлять рентгеновское излучение в нужном направлении. Для того, чтобы возникло рентгеновское излучение, электроны должны обладать высокой кинетической энергией. Поэтому для ускорения электронов применяется высокое напряжение, создаваемое между анодом и катодом. Только кинетической энергии электронов переходит в энергию излучения, так что почти вся энергия электронов расходуется на выделение тепла. Поэтому анод сильно нагревается, и поэтому в рентгеновской трубке создается охлаждение водой или маслом. Кроме того, анод вращается, чтобы электроны не выжигали какую-либо одну точку на поверхности анода.

При напряжениях в основном излучается тормозное излучение. При излучается характеристическое излучение.

Когда вся энергия электрона расходуется на создание одного фотона, то длина волны этого фотона будет равна . При этом энергия фотона равна

.

Кинетическая энергия электрона равна работе электри-ческого поля, созданного между катодом и анодом

где масса, заряд и скорость электрона, соответственно, напряжение между анодом и катодом.

Следовательно,

откуда

Зависимость энергии рентгеновского излучения от рабочих параметров рентгеновской трубки.

Экспериментально, показано, что средняя энергия рент-геновского излучения, переносимого без потерь через единицу площади, т.е. поток энергии , зависит от рабочих параметров рентгеновской трубки.

1. От ускоряющего напряжения, т.е. от энергии электронов.

Величина потока прямо пропорцио-

нальна квадрату ускоряющего напря-жения . Кроме того, при увеличении и сдвигаются в сторону коротких волн, т.е. рентгеновское излучение становится более жестким

2. От силы тока, т.е. от числа электронов, испускаемых катодом.

Чем больше сила тока в цепи, тем больше нагревается катод, тем больше электронов вылетает с него, тем чаще происходят столкновения электронов с анодом. Следовательно, при увеличении силы тока в цепи наблюдается прямо пропорциональная зависимость потока излучения от силы тока: .

Сдвига спектра не наблюдается, т.е. и при изменении силы тока не изменяются.

3. От природы, т.е. от порядкового номера вещества поверхности анода. Количество электронов в разных атомах различно, следовательно, различным по напряженности будет и электрическое поле этих атомов, значит, и скорость торможения будет различной.

С учетом влияния всех рассмотренных параметров поток рентгеновского излучения, получаемого в рентгеновской трубке, определяется по формуле