Ионизирующие излучения

ШКАЛЕ - МЕЖДУ УФ И ГАММА-излучением
.

КЛАССИФИКАЦИЯ
1) ПО ДЛИНЕ ВОЛНЫ И ПРОНИКАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ:
МЯГКОЕ – длина волны больше, проникающая способность меньше,
и
ЖЕСТКОЕ – длина волны меньше, проникающая способность больше.

помощью рентгеновской трубки.
Это наиболее распространенный
источник рентгеновского излучения.

ТЕРМОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ.

ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ
ЭМИССИЯ –
испускание электронов нагретым металлом.
(При увеличении температуры усиливается тепловое движение свободных электронов, их энергия растет,
и они могут выходить из металла.)

на катоде, "+" на аноде)
ЭЛЕКТРОНЫ,
УСКОРЯЯСЬ,
ЛЕТЯТ К АНОДУ.

В РЕЗУЛЬТАТЕ
ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
С АТОМАРНЫМ ПОЛЕМ
И ВЕЩЕСТВОМ АНОДА
ОБРАЗУЕТСЯ
РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ.

специальной системой охлаждения или вращающийся.

Катод

Электроны

Анод

Рент-
геновское
излучение

ЭЛЕКТРОНОВ).

ТЕОРИЯ МАКСВЕЛЛА:
ВОКРУГ ДВИЖУЩИХСЯ
ЭЛЕКТРОНОВ - ЭП И МП;
ПРИ УМЕНЬШЕНИИ
СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ –
УМЕНЬШЕНИЕ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
ПОРОЖДЕНИЕ В ПРОСТРАНСТВЕ ЦЕПОЧКИ ВЗАИМОСВЯЗАННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ЭП И МП, т.е. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ.

ПЕРЕХОДИТ
В ДРУГИЕ ВИДЫ ЭНЕРГИИ –
ЧАСТИЧНО В ЭНЕРГИЮ
ЭМ ИЗЛУЧЕНИЯ,
ЧАСТИЧНО ВО
ВНУТРЕННЮЮ ЭНЕРГИЮ АТОМОВ АНОДА,
ВЫЗЫВАЯ ЕГО НАГРЕВАНИЕ

eU = hν + Q.

Здесь
е – заряд электрона,
U – напряжение между
катодом и анодом,
eU – энергия электрона,
hν - квант тормозного
излучения,
Q – тепло.

ЭЛЕКТРОНОВ
ОБРАЗУЕТСЯ РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ДЛИН ВОЛН.

СПЕКТР ТОРМОЗНОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ -
НЕПРЕРЫВНЫЙ (СПЛОШНОЙ).

λ

Ф

λmin

ДЛИНЫ ВОЛНЫ,
Φ (λ).
ПОТОК ИЗЛУЧЕНИЯ –
ЭНЕРГИЯ, ИЗЛУЧАЕМАЯ ВЕЩЕСТВОМ
В ЕДИНИЦУ ВРЕМЕНИ.

СПЕКТР ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ИМЕЕТ
ЧЕТКУЮ ГРАНИЦУ
СО СТОРОНЫ КОРОТКИХ ВОЛН.
Причина:
Энергия фотона рентгеновского излучения
не может быть больше энергии ускоренного электрона,
hν ≤ eU.

минимальная длина волны –
при условии,
что вся энергия ускоренного электрона перейдет в энергию фотона:

Q = 0;
eU = hνmax
⇓
νmax = eU / h;
или
eU = hc / λmin
⇓
λmin = hc / (eU).

ДВУМЯ СПОСОБАМИ:
ИЗМЕНЕНИЕ
НАПРЯЖЕНИЯ НА ТРУБКЕ
(МЕЖДУ АНОДОМ И КАТОДОМ),
ИЗМЕНЕНИЕ
ТЕМПЕРАТУРЫ НАКАЛА КАТОДА.

1) При УВЕЛИЧЕНИИ напряжения на трубке меняются и поток излучения,
и его спектральный состав:
УВЕЛИЧИВАЕТСЯ ПОТОК,
ВОЗРАСТАЕТ ЖЕСТ-КОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ
и коротковолновая граница спектра смещается в сторону
МЕНЬШИХ ДЛИН ВОЛН.

электронов
⇓
увеличиваются
кванты тормозного излучения, т.е.
ν растет, λ уменьшается;
б) увеличивается число электронов
(из электронного облака
вокруг катода), достигающих анода
⇓
увеличивается поток энергии.

ИЗМЕНЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА.

Пояснение
В этом случае усиливается эмиссия электронов;
т.к. их больше в облаке,
больше и долетает до
анода.
Однако энергия электронов, а значит, и величина излученных квантов не меняются.

ОДНОМ ИЗ ВНУТРЕННИХ ЭЛЕКТРОННЫХ СЛОЕВ АТОМА.
НА ЭТО МЕСТО ОБЯЗАТЕЛЬНО ПЕРЕХО-ДИТ ЭЛЕКТРОН ИЗ БОЛЕЕ УДАЛЕННОГО ОТ ЯДРА СЛОЯ.
ТАК КАК ЭНЕРГИЯ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРО-НОВ БОЛЬШЕ, ЧЕМ ВНУТРЕННИХ,
ИЗБЫТОК ЭНЕРГИИ
ВЫСВЕЧИВАЕТСЯ
В ВИДЕ КВАНТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

и анодом
⇓
ЭЛЕКТРОН В ПОЛЕ ТРУБКИ
СИЛЬНЕЕ УСКОРЯЕТСЯ, ПРИОБРЕТАЕТ БОЛЬШУЮ ЭНЕРГИЮ
⇓
ЭЛЕКТРОН ПРЕОДОЛЕВАЕТ ОТТАЛКИВАНИЕ ПОЛЯ АТОМАРНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ АНОДА
И ПРОНИКАЕТ ВГЛУБЬ АТОМА
⇓
ТАМ ОН ВЫБИВАЕТ ЭЛЕКТРОН
ИЗ ВНУТРЕННЕГО СЛОЯ

возникает на фоне сплошного спектра при увеличении напряжения на трубке.

ВНУТРЕННИЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ СЛОИ АТОМОВ,
КАК ПРАВИЛО, ЗАПОЛНЕНЫ,
т.е., ОДИНАКОВЫ У АТОМОВ РАЗНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.
⇓
ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИЕ РЕНТГЕНОВСКИЕ СПЕКТРЫ АТОМОВ
ИМЕЮТ ОСОБЕННОСТИ
В СРАВНЕНИИ
С ОПТИЧЕСКИМИ АТОМНЫМИ СПЕКТРАМИ.

ПОЛОЖЕНИЕМ НА ОСИ ДЛИН ВОЛН:

С УВЕЛИЧЕНИЕМ ПОРЯДКОВОГО НОМЕРА ИСПУСКАЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА
(В ТРУБКЕ - ВЕЩЕСТВА АНОДА)
СПЕКТРЫ СДВИГАЮТСЯ
В СТОРОНУ
МЕНЬШИХ ДЛИН ВОЛН
(БОЛЬШИХ ЧАСТОТ).

ЯДРА УВЕЛИЧИВАЕТСЯ С
УВЕЛИЧЕНИЕМ ПОРЯДКОВОГО НОМЕРА
«Z» ЭЛЕМЕНТА.

Эту закономерность описывает
ЗАКОН МОЗЛИ:
√ ν = A (Z - B).
Здесь
ν - частота спектральной линии,
А и В – постоянные
(учитывают взаимное расположение электронных слоев
и влияние ближайших к ядру электронов).