生产和检测的x射线

生产的x射线

有三种常见的x射线的产生机制:加速带电粒子,原子之间的转换离散能源水平,和一些放射性衰变的原子核。导致每个机制的特点光谱x射线辐射。

在经典电磁学理论,加速电荷发射电磁波。在最常见的陆地的x射线源x光管,一束高能电子影响着坚实的目标。快速电子光束与目标的电子和核原子,它们反复偏转和放缓。在这突然减速,光束电子发射轫致辐射——(德国:“制动辐射”)连续谱的电磁辐射在x射线地区与峰值强度。大部分的能量辐射x光管都包含在这个连续光谱。更强大的(更大的)的一个来源连续体x射线的同步加速器粒子加速器和存储戒指。在同步加速器中,带电粒子(通常是电子或正电子)加速到极高的能量(通常数十亿电子伏),然后限制在一个封闭的轨道通过强有力的磁铁。当带电粒子所偏转磁场(因此加速通过改变运动方向),他们发出所谓的同步加速器辐射——连续体的强度和频率分布是由磁场的强度和循环的能量粒子。特别设计的同步加速器光源使用在世界范围内x射线研究的材料。

在一个x射线管,除了连续光谱辐射的减速电子,还有一个离散的x射线辐射的光谱行这是目标材料的特征。这种“特征辐射”的结果目标原子的激发与快速移动的电子碰撞。最常见,碰撞导致紧密地绑定被逐出原子内壳层电子;一个松散外壳然后落入内壳层电子填补空缺。在这个过程中,一个单一的光子发出的是原子的能量等于内壳和外壳之间的差异空缺状态。这个能量差通常对应于在x射线光子的波长区域的光谱。特征x射线辐射也可以从目标材料接触时主要的x射线。在这种情况下,主要的x射线光子启动序列的电子转换结果发射的二次x射线光子。

1913年,英国物理学家亨利·莫斯利发现一个简单的x光发射谱线的波长之间的关系从一个目标和目标的原子序数元素—波长成反比的平方原子序数。称为莫斯利定律,这种关系被证明是一个明确的工具测定原子序数在早期的原子物理学。x射线fluoresence技术,记录特征x射线的波长激发后一个目标,现在常用的识别元素成分的材料。

x射线辐射是有时的副产品核变换。的过程中电子俘获,一个原子内壳层电子捕获到原子核,启动核的变换质子成一个中子和降低原子序数一个单位(看到放射性:类型的放射性)。然后迅速由一个空内壳层轨道外壳电子,产生一个特征x射线光子。兴奋的原子核的松弛较低能级有时也会导致x射线光子的发射。然而,在大多数核发出的光子转换这种类型的比X-rays-they落入更高的能量伽马射线的区域电磁波谱。

许多天文x射线的来源被发现在过去50年;集体他们是一个资源丰富的关于宇宙的信息(看到x射线源)。太阳发出的x射线是热的电晕(外层大气)的电晕和其他普通的星星银河系。许多双星系统排放丰富的x射线;最强劲的生产来源,仅在x射线地区,超过1000次整个太阳能量输出。超新星残余势力也强大的x射线源,有时与同步辐射产生的高能带电粒子在强磁场传播,有时与原子从极热气体排放(1000万k)的范围。强大的银河系外的x射线的来源,包括活跃星系、类星体,星系团,目前科学严密的监控;在某些情况下,x光生产的确切机制仍然是不确定的或未知的。作为地球的大气层强烈吸收x射线,在x射线天文观测区域必须由轨道卫星。的推出钱德拉x射线天文台1999年先进的观测功能的x射线天文学(看到望远镜:x射线望远镜)。

x射线检测

用胶卷伦琴的第一个x射线探测器,和这个简单的技术仍在广泛使用在医学应用。暴露的过程是由x射线光子电离辐射灵敏银卤化物晶体在乳剂膜表面;黑烟产生的光化学变化影响晶体暴露区(看到辐射测量:照相乳剂)。

摄影技术,虽然大部分时间以来改进伦琴,仍然对于定性应用程序非常有用,并不适合x射线强度的定量测量和光谱内容。一些更有效的检测方法。盖革-缪勒管或盖革计数器,输入x射线光子电离原子在一个充气卷。应用高电压诱发进一步从解放电子和中性原子之间的碰撞电离,产生大量的带电粒子和一个大的电脉冲,很容易发现。更复杂的检测方案的基础上电离的气体原子可以区分不同能量的x射线(看到辐射测量:正比计数器)。其他常见的检测方案依赖于x射线的能力产生可见的荧光在晶体(看到闪烁计数器),负责在分离半导体(看到辐射测量:半导体探测器)。