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第二节 X线的产生
一、 X线产生的条件
1. X线产生原理:在高度真空的X线管中产生,是高速电子与阳极靶面相互作用的结果。
2. 高速电子与阳极靶面作用的物理过程:
(1) 电离:原子层外层电子或内层电子在高速电子作用下完全脱离原子轨道,变成离子的过程。分为外层电离和内层电离,但会出射二次电子,外层撞击作用一般产生的是可见光,而内层作用电磁辐射能量大产生的一般是X射线。
(2) 激发:高速电子或二次电子撞击外层电子,作用比较弱,不足以使其电离,仅将其推入高能级的空壳层,使原子处于激发态。
(3) 弹性散射:高速电子受原子核电场作用改变方向但未损失能量。这种作用无光谱辐射,也无能量损失。阳极靶内物质密度高,距离小,高速电子可以很快改变方向与其他电子或原子核相遇,发生新的作用。
(4) 韧致辐射:同弹性辐射相类似但其有能量损失。发生原因是高速电子在原子核电场作用下,速度突然变小,损失能量。
韧致辐射中,入射电子能量转化为辐射能量hv,波长在X线范围内,另一部分转化为出射电子动能,出射电子方向改变。
韧致辐射特点:
(1) 是在核电场作用下一种能量的转换形式,不能用经典物理学解释:
(2) 产生的X线是一束波长不等的连续光谱。造成这一现象的原因是:
a.管电压使到达阳极的高速电子的动能不一样;
b.高速电子进入核电场之前,通过电离或激发所失去的动能各不相等;
c.高速电子进入电场被阻止的情形不一样,离核近受阻止强,动能转化为光能的部分能量就越多,辐射X线的波长就越短,反之波长越长。
d.原子序数的影响,主要是阳极靶面的原子序数
高速电子与阳极靶面撞击产生的光辐射有两种分别是:
a.波长在可见光、紫外线、红外线附近的光学光谱
b.X线,其产生机制不同又可分两种
(a)高速电子与原子核内层电子作用产生标明原子特性的标识X线
(b)高速电子与核电场作用产生的韧致辐射,是一束连续X线。 |