Свойства рентгеновских лучей, использование и метод получения рентгеновских лучей с помощью трубки Кулиджа

| 1 октября, 2021 | Физика

Рентгеновские лучи представляют собой невидимые электромагнитные волны высокой энергии, а короткие длины волн лежат между длинами волн гамма-лучей и ультрафиолетовых лучей, Рентген обнаружил невидимые электромагнитные волны с короткими длинами волн в диапазоне от 10 -13 м до 10 -8 м, и они имеют высокую энергию. Он назвал их неизвестными лучами (рентгеновскими лучами), потому что он не знал, что это такое.

Свойства рентгеновских лучей

  1. Они могут легко проникнуть в СМИ.
  2. Они могут ионизировать газы.
  3. Они дифрагируют в кристаллах.
  4. Они влияют на чувствительные фотопластинки.

Метод получения рентгеновских лучей с помощью трубки Кулиджа

  1. Горячая нить накала как источник электронов .
  2. Вольфрамовая мишень.
  3. Источник высокой разности потенциалов между нитью (катодом) и мишенью (анодом) для ускорения электронов, испускаемых нитью.
  4. В вакуумированной трубке находятся нить накала и мишень.

Когда нить накала нагревается, образуются отрицательные электроны, которые направляются к мишени под действием электрического поля . Электроны приобретают большую кинетическую энергию в зависимости от разности напряжений между нитью и мишенью. Когда электрон сталкивается с вольфрамовой мишенью, часть или вся его кинетическая энергия преобразуется в рентгеновские лучи.

Спектр рентгеновских лучей

Анализируя пучок рентгеновских лучей, генерируемый мишенью для соединений с разными длинами волн, мы обнаруживаем, что спектр состоит из двух компонентов.

  1. Непрерывный спектр всех длин волн, не меняющийся при изменении материала мишени.
  2. Линейчатый спектр, соответствующий определенным длинам волн, характерным для материала мишени, называется характеристическим рентгеновским излучением.

Непрерывный спектр (связанный) рентгеновских лучей

Они называются мягким рентгеновским спектром, тормозным излучением, таким как тормозное излучение. Они могут генерироваться, когда скорость сталкивающихся электронов (исходящих от катода) уменьшается при прохождении через тормозящее электрическое поле из-за электронов материала мишени. его энергия уменьшается из-за отталкивания, столкновения и рассеяния.

Согласно теории Максвелла-Герца, уменьшение энергии электронов преобразуется в электромагнитное излучение, содержащее все возможные длины волн, потому что электроны постепенно теряют свою энергию.

Факторы , влияющие на длину волны: разность потенциалов между нитью и мишенью, (λ м α 1 / V) и я т не меняется с изменением целевого материала.

Линейчатый спектр (характеристики) рентгеновского излучения

Они называются жестким рентгеновским спектром или рентгеновским спектром впадины. Они могут быть сгенерированы, когда испущенный ускоренный электрон (исходящий от катода) сталкивается с электроном, близким к ядру атома материала мишени, тогда, если более поздний электрон получает достаточно энергии, он перескакивает на более высокий уровень или вообще покидает атом и заменяется другим электроном с более высокого уровня.

Разница в энергии проявляется в виде излучения с определенной длиной волны, которая определяется соотношением:  Δ E = E 2 — E 1 = hc / λ

λ = hc / ΔE

Факторы, влияющие на длину волны:

  1. Длина волны характеристического излучения не зависит от разности потенциалов между катодом и анодом, хотя и не проявляется при малой разности потенциалов.
  2. Он изменяется путем изменения материала мишени по мере уменьшения длины волны за счет увеличения атомного номера элемента мишени.

Условия получения линейчатого спектра (характеристики) материала мишени:

  1. Применение большой разности потенциалов между нитью и мишенью в трубке Кулиджа, чтобы электроны, испускаемые нитью накаливания, приобрели высокую кинетику, поэтому при столкновении с мишенью она производит рентгеновские лучи высокой энергии.
  2. Ускоренный электрон сталкивается с электроном с уровней (K, L, M), близких к ядру атома материала мишени.

Применение рентгеновских лучей (использование)

Изучение кристаллической структуры материалов: одной из важных характеристик рентгеновских лучей является дифракция, поскольку они проникают в материалы. Атомы в кристалле действуют как дифракционная решетка (которая является обобщением дифракции от двойной щели), образуя яркие и темные полосы в зависимости от разницы оптического пути.

Они используются для обнаружения дефектов в металлической структуре, потому что они обладают большой проникающей способностью, поскольку длина волны рентгеновских лучей меньше, чем расстояние между атомами. Они используются для визуализации костей и переломов и некоторых других медицинских диагнозов, потому что они имеют высокую способность к проникновению.