Получение рентгеновских лучей. Рентгеновская трубка

Для получения рентгеновских лучей используют рентгеновские труб­ки.Рентгеновская трубка состоит из стеклянной или керамической ва­куумной оболочки, катодного и анодного узлов.

Для работы рентгеновской трубки требуется два источника пита­ния: один для питания нити накала (UH), второй — для подачи высо­кого напряжения между катодом (—UB) и анодом (+U B).

Ионизация — образование положительных и отрицательных ионов и свободных элек­тронов из электрически нейтральных атомов и молекул. Термином «ионизация» обо­значают как элементарный акт (ионизация атома, молекулы), так и совокупность множества таких актов (ионизация газа, жидкости).

Для подвода питания в колбу впаиваются выводы из тугоплавкого металла. Из кол­ бы откачан воздух.

Принцип работы рентгеновской трубки можно описать в следующем виде. На нить накала, обычно из вольфрамовой проволоки, подается напряжение, и она разогревается до высокой температуры (примерно до 2500 °С). Нить накала является источником электронов. Разогрев способствует повышенному выделению электронов с нити, которые под влиянием приложенного между катодом и анодом высокого на­пряжения начинают с ускорением двигаться в сторону анода. Катод (катодный узел) имеет специальную конструкцию, в полость которой помещена нить накала. Одно из назначений этой конструкции — соз­дать такую форму электрического поля, при которой обеспечивается необходимая фокусировка электронного пучка от нити накала к аноду.

Под влиянием электрического поля электроны направляются от ка­тода к аноду и бомбардируют анод, на поверхности которого проис­ходит их резкое торможение.

Вакуум обеспечивает электронам возможность пролететь расстоя­ние от катода до анода с ускорением (известно, что при наличии газа электроны сильно тормозятся его молекулами и поглощаются уже на расстоянии нескольких миллиметров).

Обычно анод делается из меди, в которую вплавляется пластина из вольфрама, о которую и тормозятся электроны. Он относится к наи­более тугоплавким металлам (температура плавления около 3400 °С) и имеет большой атомный вес. Чем выше атомный вес мишени, тем эффективнее тормозятся электроны.

Энергия электронов превращается в тепло, нагревающее мишень, и в рентгеновские лучи. Тепловая энергия не используется и приводит к необходимости применять принудительное охлаждение рентгенов­ской трубки.

Экспериментально установлено, что интенсивность J рентгенов­ского излучения пропорциональна электрическому току, протекающе­му через рентгеновскую трубку, атомному номеру материала мишени Z и квадрату ускоряющего напряжения U.

КПД рентгеновской трубки растет с увеличением напряжения меж­ду катодом и анодом а также с увеличением атомного номера материала анода.

Для мощных рентгеновских трубок применяют масляное или воз­ душное принудительное охлаждение.

Кроме рентгеновских трубок, другими источниками рентгеновского излучения, которые используются в технике, являются радиоактивные изотопы и линейные ускорители электронов.

Они, как правило, дают более жесткое рентгеновское излучение, чем рентгеновские трубки.

Образующееся рентгеновское излучение может быть двух видов:

• характеристическое излучение, несущее информацию об эле­ментном составе вещества;

• тормозное, с непрерывным спектром.

28. Взаимодействие рентгеновского излучения с различными веществами? Поглощение рентгеновских лучей. Образование теневых кар­тин.