III.8.2. Explicația producerii radiațiilor X de frânare.
Când electronii accelerați lovesc atomii anticatodului se emit radiații X, care prezintă atât un spectru continuu, cât și un spectru de linii caracteristic materialului din care este confecționat anticatodul.
Aceste două tipuri de spectre se datorează a două mecanisme diferite de producere:
- Radiaţii X de frânare (spectrul continuu) și
- Radiaţie X caracteristică (spectrul discret).
Explicația producerii radiațiilor X de frânare :
-
Când un electron cu viteză mare trece prin vecinătatea unei sarcini pozitive (nucleul unui atom al ţintei anticatodului), el este deviat de la direcția iniţială. Apoi când se îndepărtează de nucleu, electronul este frânat de câmpul electric al nucleului. Această frânare este cu atât mai puternică cu cât distanţa de trecere a electronului pe lângă nucleu este mai mică.
-
După cum se ştie din teoria cuantică emisia oricărei radiaţii electromagnetice trebuie să apară sub forma unor fotoni. Aceşti fotoni pot avea orice energie – între zero şi o valoare maximă, atinsă în cazul în care întreaga energie cinetică a electronului incident este pierdută sub forma radiaţiei X de frânare. Din această cauză, spectrul radiaţiei emise este continuu.
-
În cazul transferului maxim de energie, se poate scrie că pierderea totală a energiei cinetice a electronului este Ec = e ∙ U, unde U este tensiunea la care acesta a fost accelerat și e este sarcina unui electron. Această energie se regăseşte în energia fotonului emis. Energia maximă a fotonului cu raze X produse este limitată de energia electronului incident. De exemplu, un tub vidat cu o tensiune de accelerare de 60 kV nu poate crea raze X cu o energie mai mare de 60 keV.
Frecvenţa fotonului X este maximă, iar lungimea de undă a radiaţiei de frânare este minimă.
Lungimea de undă minimă corespunde energiei maxime a radiației de frânare :
- Motivul pentru care nu toţi electronii au această lungime de undă este acela că nu toţi electronii îşi vor pierde energia într-o singură ciocnire, ci în mai multe ciocniri, în care vor fi emise radiaţii cu lungimi de undă diferite.
Forma spectrului radiaţiei X de frânare nu depinde de natura ţintei, ci doar de tensiunea de accelerare.
În cazul spectrului continuu, distribuţia intensităţii radiaţiei X în funcţie de lungimea de undă se prezintă sub forma unei curbe caracterizată printr-un maxim. Scăderea intensităţii spre lungimile de undă mari este lentă, curba apropiindu-se asimptotic de axa absciselor. Din contră, spre lungimi de undă mici, scăderea are loc brusc, curba intersectând axa absciselor pentru lungimea de undă λmin, care depinde numai de valoarea tensiunii de accelerare. Aspectul acestor curbe este independent de natura anticatodului.
