RENTGENOVÉ ZÁŘENÍ

> -------------------------------------- FYZIKÁLNÍ PRINCIPY -------------------------------------- VZNIK RENTGENOVÉHO ZÁŘENÍ Rentgenové záření je ionizující elektromagnetické záření, proud fotonů, o energiích desítek až stovek keV a vlnových délkách v rozmezí 10-12 až 10-8 m (1 pm až 10 nm). Přirozenými zdroji rentgenového záření jsou hlavně hvězdy, uměle se získává v rentgence nebo v betatronu. 1. Rentgenka Jedná se o skleněnou trubici s katodou a anodou, ve které je hluboké vákuum. Katoda je tvořena žhaveným wolframovým vláknem, ze kterého vylétají elektrony. Jsou usměrňovány Wehneltovým válcem do jednoho bodu na anodě. Mezi zápornou katodou a kladnou anodou je vysoké napětí (několik desítek až stovek kilovoltů). Elektrony jsou vysokým napětím urychlovány a velkou rychlostí dopadají na wolframovou anodu. Při dopadu se jejich kinetická energie mění na teplo (více než 99 %) a jen nepatrná část se mění na energii fotonů rentgenového záření, vystupujího z anody. Anoda musí být intenzivně chlazena vodou, vzduchem nebo rotací, při které se neustále mění místo dopadu elektronového svazku. Intenzita (množství) rentgenového záření závisí na počtu elektronů, dopadajích na anodu a reguluje se změnou proudu, kterým se žhaví vlákno katody. Pronikavost záření se reguluje změnou velikosti napětí mezi katodou a anodou: záření je tím pronikavější, čím větší je napětí. Málo pronikavému záření se říká měkké, velmi pronikavé záření je tvrdé.
> | Parametry malé RTG trubice příkon: 60 W napětí mezi anodou a katodou: 3 - 20 kV materiál anody: wolfram chlazení anody: vzduchem žhavicí napětí: max. 2,8 V žhavicí proud: max. 1,54 A >>> Rentgenky různých typů <<<
> 2. Rentgenové záření Z anody vystupuje rentgenové záření dvojího druhu - brzdné a charakteristické.
> Brzdné záření - rychle letící elektrony (1) se dopadem na anodu náhle zbrzdí a jejich kinetická energie se přemění na energii fotonů (2) elektromagnetického záření. Toto záření obsahuje fotony všech vlnových délek, počínaje tzv. mezní vlnovou délkou Lm. Spektrum brzdného záření je spojité. |
> Charakteristické záření - elektron (1) dopadající na anodu může vyrazit některý elektron (2) z nejvnitřnějších hladin K nebo L atomu materiálu anody. Tím vzniká neobsazené místo, které je okamžitě obsazeno jiným elektronem z vnějších hladin za vyzáření fotonu (3) rentgenového záření s energií rovnou energetickému rozdílu mezi elektronovými hladinami. Charakteristické záření má proto čárové spektrum, které je závislé na materiálu anody. |
> 3. Několik vzorců Kinetická energie Ek elektronu, dopadajícího na anodu rentgenky: Rychlost v elektronu, dopadajícího na anodu rentgenky: Mezní vlnová délka Lm - nejkratší vlnová délka rentgenového záření, vznikajícího při určitém napětí mezi katodou a anodou: V těchto vztazích je
> U ... napětí mezi katodou a anodou rentgenky (V) c = 3.108 m/s ... rychlost světla ve vákuu e = - 1,6.10-19 C ... náboj elektronu m = 9,1.10-31 kg ... hmotnost elektronu h = 6,6.10-34 J.s ... Planckova konstanta |
> 2. kapitola | Začátek článku | Obsah