Билеты Соболевский / 58. Коротковолновая граница рентгеновского спектра излучения

58. Коротковолновая граница рентгеновского спектра излучения

В 1895г Рентген обнаружил X-лучи – излучение, обладающее большой проникающей способностью, которые впоследствии были названы рентгеновскими, при бомбардировке стекла и металлов быстрыми электронами.

Современная рентгеновская трубка. Эвакуированный баллон с несколькими электродами. Нагреваемый токами катод К – источник свободных электронов, испускаемых вследствие термоэлектронной эмиссии. Цилиндрический электрод Ц предназначен для фокусировки электронного пучка.

Рентгеновское излучение – электромагнитное излучение с длиной волны в пределах ()

Мишень – анод А (антикатод), который изготавливают из тяжелых металлов(W, Cu, Pt...). Ускоряются электроны под действием высокого напряжения между катодом и анодом. Почти вся энергия электронов выделяется на антикатоде в виде теплоты, а излучением становится лишь 1-3% энергии. Поэтому в мощных трубках анод интенсивно охлаждают, для чего в теле анода делают каналы, по которым циркулирует охлаждающая жидкость (вода/масло).

U – напряжение между К и А; eU – энергия, до которой разгоняются электроны

Попав в вещество анода электроны сильно тормозятся и становятся источником э/м волн – тормозного излучения. При достаточно большой скорости электронов возбуждается также и характеристическое излучение (вызванное возбуждением внутренних электронных оболочек атомов анода). Рассмотрим только тормозное.

Длина волны, на которую приходится максимум мощности излучения, должна уменьшаться по мере увеличения скорости электронов (т.е. U)

Даны экспериментальные кривые распределения мощности тормозного рентгеновского излучения по длинам волн для разных значений U.

Кривые распределения мощности не идут к (0;0), а обрываются при конечных значениях длины волны . Экспериментально установлена связь коротковолновой границы тормозного рентгеновского спектра и ускоряющего напряжения U:

Существование коротковолновой границы – подтверждение представления об испускании э/м излучения порциями

Если излучение возникает за счет энергии теряемой электроном при торможении, то величина кванта не может превысить энергию электрона eU:

Тогда получается, что частота излучения не превышает , следовательно длина волны не может быть меньше

,

Приравняем числители и получим: ,

Что совпадает со значением, получающемся из законов теплового излучения.