какое излучение создается при торможении электронов высокой энергии
Тормозное излучение
Полезное
Смотреть что такое «Тормозное излучение» в других словарях:
ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — злектромагн. излучение, испускаемое заряж. ч цей при её рассеянии (торможении) в электрич. поле. Иногда к Т. и. относят также излучение релятив. заряж. ч ц, движущихся в макроскопич. магн. полях (в ускорителях, в косм. пр ве), и называют его… … Физическая энциклопедия
ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — электромагнитное излучение, возникающее при рассеянии (торможении) быстрой заряженной частицы в кулоновском поле атомных ядер и электронов; существенно для легких частиц электронов и позитронов. Спектр тормозного излучения непрерывен,… … Большой Энциклопедический словарь
ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — (нем. Bremsstrahlung), электромагнитное ИЗЛУЧЕНИЕ в форме рентгеновских лучей, испускаемых при замедлении заряженных частиц или резком изменении их направления. Эта ситуация возникает, когда электроны на высокой скорости влетают в электрическое… … Научно-технический энциклопедический словарь
тормозное излучение — Фотонное излучение с непрерывным энергетическим спектром, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц. [РМГ 78 2005] Тематики измерение ионизирующих излучений EN bremsstrahlung radiation … Справочник технического переводчика
Тормозное излучение — Электромагнитное излучение Синхротронное Циклотронное Тормозное Тепловое Монохроматическое Черенковское Переходное Радиоизлучение Микроволновое Терагерце … Википедия
тормозное излучение — электромагнитное излучение, возникающее при рассеянии (торможении) быстрой заряженной частицы в кулоновском поле атомных ядер и электронов; существенно для лёгких частиц электронов и позитронов. Спектр тормозного излучения непрерывен,… … Энциклопедический словарь
тормозное излучение — 2.14 тормозное излучение : Фотонное излучение с непрерывным энергетическим спектром, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
тормозное излучение — stabdomoji spinduliuotė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Ištisinio energijos spektro fotoninė spinduliuotė, susidaranti mažėjant elektringųjų dalelių kinetinei energijai. atitikmenys: angl. braking radiation;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
тормозное излучение — stabdomasis spinduliavimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. braking radiation; deceleration radiation vok. Bremsstrahlung, f rus. тормозное излучение, n pranc. radiation de freinage, f; rayonnement de freinage, m … Fizikos terminų žodynas
ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — электромагнитное излучение, испускаемое заряж. частицей при её торможении (изменении скорости) в электрич. поле. Напр., при торможении электронов в электростатич. поле атомных ядер и электронов атомов возникает тормозное рентгеновское излучение,… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Какое излучение создается при торможении электронов высокой энергии
Для объяснения свойств теплового излучения пришлось ввести представление об испускании электромагнитного излучения порциями (квантами). Квантовая природа излучения подтверждается также существованием коротковолновой границы тормозного рентгеновского спектра.
Рентгеновское излучение возникает при бомбардировке твердых мишеней быстрыми электронами (рис. 2.6) Здесь анод выполнен из W, Mo, Cu, Pt – тяжелых тугоплавких или с высоким коэффициентом теплопроводности металлов.
Только 1–3 % энергии электронов идет на излучение, остальная часть выделяется на аноде в виде тепла, поэтому аноды охлаждают водой.
Попав в вещество анода, электроны испытывают сильное торможение и становятся источником электромагнитных волн (рентгеновских лучей).
Начальная скорость электрона 
при попадании на анод определяется по формуле:
,
где U – ускоряющее напряжение.
>Заметное излучение наблюдается лишь при резком торможении быстрых электронов, начиная с U
50 кВ, при этом 
(с – скорость света). В индукционных ускорителях электронов – бетатронах, электроны приобретают энергию до 50 МэВ, = 0,99995 с. Направив такие электроны на твердую мишень, получим рентгеновское излучение с малой длиной волны. Это излучение обладает большой проникающей способностью.
Согласно классической электродинамике при торможении электрона должны возникать излучения всех длин волн от нуля до бесконечности. Длина волны, на которую приходится максимум мощности излучения, должна уменьшиться по мере увеличения скорости электронов, что в основном подтверждается на опыте (рис. 2.7).
Однако есть принципиальное отличие от классической теории: нулевые распределения мощности не идут к началу координат, а обрываются при конечных значениях 
– это и есть коротковолновая граница рентгеновского спектра.
Экспериментально установлено, что 
.
Существование коротковолновой границы непосредственно вытекает из квантовой природы излучения. Действительно, если излучение возникает за счёт энергии, теряемой электроном при торможении, то энергия кванта 
не может превысить энергию электрона eU, т.е. 
, отсюда 
или 
.
В данном эксперименте можно определить постоянную Планка h. Из всех методов определения постоянной Планка метод, основанный на измерении коротковолновой границы тормозного рентгеновского спектра, является самым точным.
Тормозное излучение
| Электромагнитное излучение |
|---|
| Синхротронное |
| Циклотронное |
| Тормозное |
| Тепловое |
| Монохроматическое |
| Черенковское |
| Переходное |
| Радиоизлучение |
| Микроволновое |
| Терагерцевое |
| Инфракрасное |
| Видимое |
| Ультрафиолетовое |
| Рентгеновское |
| Гамма-излучение |
| Ионизирующее |
| Реликтовое |
| Магнито-дрейфовое |
| Двухфотонное |
| Спонтанное |
| Вынужденное |
Тормозное излучение — электромагнитное излучение, испускаемое заряженной частицей при её рассеянии (торможении) в электрическом поле. Иногда в понятие «тормозное излучение» включают также излучение релятивистских заряженных частиц, движущихся в макроскопических магнитных полях (в ускорителях, в космическом пространстве), и называют его магнитотормозным; однако более употребительным в этом случае является термин «синхротронное излучение».
Согласно классической электродинамике, которая достаточно хорошо описывает основные закономерности тормозного излучения, его интенсивность пропорциональна квадрату ускорения заряженной частицы. Так как ускорение обратно пропорционально массе m частицы, то в одном и том же поле тормозное излучение легчайшей заряженной частицы — электрона будет, например, в миллионы раз мощнее излучения протона. Поэтому чаще всего наблюдается и практически используется тормозное излучение, возникающее при рассеянии электронов на электростатическом поле атомных ядер и электронов; такова, в частности, природа рентгеновских лучей в рентгеновских трубках и гамма-излучения, испускаемого быстрыми электронами при прохождении через вещество.
Причиной значительного тормозного излучения может быть тепловое движение в горячей разреженной плазме. Элементарные акты тормозного излучения, называются в этом случае тепловым, обусловлены столкновениями заряженных частиц, из которых состоит плазма. Космическое рентгеновское излучение, наблюдение которого стало возможным с появлением искусственных спутников Земли, частично является, по-видимому, тепловым тормозным излучением. Тормозное рентгеновское и гамма-излучение широко применяются в технике, медицине, в исследованиях по биологии, химии и физике.
Полезное
Смотреть что такое «Тормозное излучение» в других словарях:
ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — злектромагн. излучение, испускаемое заряж. ч цей при её рассеянии (торможении) в электрич. поле. Иногда к Т. и. относят также излучение релятив. заряж. ч ц, движущихся в макроскопич. магн. полях (в ускорителях, в косм. пр ве), и называют его… … Физическая энциклопедия
ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — электромагнитное излучение, возникающее при рассеянии (торможении) быстрой заряженной частицы в кулоновском поле атомных ядер и электронов; существенно для легких частиц электронов и позитронов. Спектр тормозного излучения непрерывен,… … Большой Энциклопедический словарь
ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — (нем. Bremsstrahlung), электромагнитное ИЗЛУЧЕНИЕ в форме рентгеновских лучей, испускаемых при замедлении заряженных частиц или резком изменении их направления. Эта ситуация возникает, когда электроны на высокой скорости влетают в электрическое… … Научно-технический энциклопедический словарь
тормозное излучение — Фотонное излучение с непрерывным энергетическим спектром, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц. [РМГ 78 2005] Тематики измерение ионизирующих излучений EN bremsstrahlung radiation … Справочник технического переводчика
тормозное излучение — электромагнитное излучение, возникающее при рассеянии (торможении) быстрой заряженной частицы в кулоновском поле атомных ядер и электронов; существенно для лёгких частиц электронов и позитронов. Спектр тормозного излучения непрерывен,… … Энциклопедический словарь
тормозное излучение — 2.14 тормозное излучение : Фотонное излучение с непрерывным энергетическим спектром, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
тормозное излучение — stabdomoji spinduliuotė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Ištisinio energijos spektro fotoninė spinduliuotė, susidaranti mažėjant elektringųjų dalelių kinetinei energijai. atitikmenys: angl. braking radiation;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
тормозное излучение — stabdomasis spinduliavimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. braking radiation; deceleration radiation vok. Bremsstrahlung, f rus. тормозное излучение, n pranc. radiation de freinage, f; rayonnement de freinage, m … Fizikos terminų žodynas
Тормозное излучение — электромагнитное излучение, испускаемое заряженной частицей при её рассеянии (торможении) в электрическом поле. Иногда в понятие Т. и. включают также излучение релятивистских заряженных частиц, движущихся в макроскопических магнитных… … Большая советская энциклопедия
ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — электромагнитное излучение, испускаемое заряж. частицей при её торможении (изменении скорости) в электрич. поле. Напр., при торможении электронов в электростатич. поле атомных ядер и электронов атомов возникает тормозное рентгеновское излучение,… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Тормозное рентгеновское излучение, его спектральные свойства
Под действием высокого напряжения U между анодом и катодом электроны, испущенные раскаленной нитью катода, ускоряются до больших энергий и больших скоростей. Напомним, что кинетическая энергия электрона равна mv 2 /2 и равна энергии, которую он приобретает, двигаясь в электрическом поле трубки:
где m, e – масса и заряд электрона, U – ускоряющее напряжение.
Возникновение тормозного рентгеновского излучения обусловлено торможением электронов электростатическим полем ядер и электронов вещества анода. Дело в том, что изменение скорости электрона при торможении приводит к появлению у него ускорения, а всякий ускоренно движущийся электрический заряд становится источником электромагнитной волны. Длина волны зависит от величины ускорения. Условия, реализуемые при торможении электрона в R-трубке, таковы, что возникает излучение рентгеновского диапазона.
Соотношение между этими частями случайное, а значит величина 
различна при торможении разных электронов. Так как h и c являются константами, то в спектре будет присутствовать излучение самых разных длин волн (частот). Спектры тормозного рентгеновского излучения, полученные при разных условиях, показаны на рис.2.
Рис.2. Спектр тормозного рентгеновского излучения: а) при различном напряжении U в трубке; б) при различной температуре Т катода.
Со стороны коротких длин волн спектр резко обрывается на определенной длине волны lmin. Такое коротковолновое тормозное излучение возникает тогда, когда энергия, приобретенная электроном в электрическом поле R-трубки, полностью переходит в энергию фотона (Q = 0):
Из формулы (3) видно, что спектральный состав излучения зависит от величины напряжения на рентгеновской трубке, с увеличением напряжения значение lmin и весь спектр смещаются в сторону коротких длин волн (рис. 2a).
Коротковолновое (жесткое) излучение обладает большей проникающей способностью в вещество, чем длинноволновое (мягкое). Мягкое излучение сильнее поглощается веществом. Регулировать степень жесткости можно, изменяя U.
При изменении температуры Т накала катода возрастает эмиссия электронов. Следовательно, увеличивается ток I в трубке, но спектральный состав излучения не изменяется (рис. 2б). Он так же не изменяется при замене вещества анода.
Поток энергии Ф* тормозного излучения (мощность излучения) прямо пропорционален квадрату напряжения U между анодом и катодом, силе тока I в трубке и атомному номеру Z вещества анода:
Рентгеновское излучение
Рентгеновское излучение это электромагнитное излучение с длиной волны в пределах от 10 до 0,001 ммк (с помощью бетатрона можно получить излучение с еще меньшей длиной волны, в зарубежной литературе оно часто называется Х-лучами ).
Что такое рентгеновское излучение
Рентгеновское излучение невидимо для глаза, поэтому все наблюдения с ним производятся при помощи флуоресцирующих экранов, которые светятся под действием излучения или с помощью фотографии.
Характерно также то, что большинство тел, непроницаемых для оптического излучения, в значительной мере прозрачно для рентгеновского.
Свойства рентгеновского излучения имеет, общие для электромагнитного излучения. Однако вследствие малой длины волны некоторые из этих свойств трудно обнаружить.
Поэтому волновая природа рентгеновского излучения была установлена значительно позже его открытия.
В этом отношении большое значение имел опыт по дифракции рентгеновского излучения, осуществленный М. Лауэ в 1912 г.
Дифракции рентгеновского излучения
Идея Лауэ заключалась в том, что благодаря очень малой длине волны рентгеновского излучения дифракционной решеткой для него может служить пространственная решетка кристалла.
В опыте Лауэ (рис. 2, а) узкий пучок рентгеновского излучения от источника Р (рентгеновская трубка), выделенный с помощью двух свинцовых диафрагм Д1 и Д2, направлялся на фотопластинку П через кристалл К.
На фотопластинке, кроме центрального пятна, соответствующего прямому направлению лучей, был обнаружен ряд правильно расположенных пятнышек, положение которых отражало структуру кристалла.
Пятнышки являлись результатом усиления колебаний по определенным направлениям при интерференции волн, претерпевших дифракцию на атомах и молекулах кристалла. Для примера на рис. 2, б схематически показана лауэграмма кристалла минерала берилла.
Позже были получены картины дифракции рентгеновских лучей на поликристаллической пластинке, которые оказались аналогичными картине при дифракции видимого излучения.
Опыты Лауэ были положены в основу метода исследования строения кристаллов с помощью дифракции рентгеновского излучения, называемого рентгеноструктурным анализом.
Возбуждения рентгеновского излучения
По способу возбуждения рентгеновское излучение может быть характеристическим и тормозным. Характеристическое излучение возникает при переходе электронов между внутренними оболочками атомов с высоким порядковым номером (оболочки К, L, М).
Если под влиянием внешнего воздействия электрон с какой-либо из этих оболочек удален за пределы атома (или перемещен на дополнительную орбиту), то на освободившееся место переходит электрон с соседней оболочки, имеющей более высокий энергетический уровень.
При этом излучается фотон рентгеновского излучения (рис. 3, а). Воздействие, с помощью которого электрон выбивается из внутренних слоев оболочки, должно быть достаточно сильным.
Излучение дает линейчатый спектр, характерный для вещества, в котором оно вызывается.
Тормозное рентгеновское излучение
Тормозное излучение возникает при торможении электронов в поле атомов.
Механизм излучения можно объяснить, рассматривая движущийся электрон как некоторый ток, образующий свое магнитное поле.
Замедление движения электрона равносильно снижению силы тока и соответственно изменению напряженности магнитного поля, что влечет за собой образование импульса электромагнитной волны.
Длина волны фотона соответствует энергии, которая отдается электроном.
Эта энергия в свою очередь зависит как от начальной кинетической энергии электрона, так и от интенсивности его торможения, т. е. от напряженности тормозящего поля.
При этом, если начальная кинетическая энергия электронов даже одинакова, то в веществе условия торможения их различны.
Поэтому и излучаемые фотоны имеют самую различную энергию, а следовательно, и длину волны, т. е. тормозное рентгеновское излучение характеризуется сплошным спектром.
Рентгеновская трубка
Источники рентгеновского излучения является рентгеновская трубка.
Анод—мас сивный стержень, на скошенном торце которого имеется пластинка металла с высоким атомным номером. Электроны Э ускоряются электрическим полем, которое образуется с помощью высокого напряжения, приложенного между анодом и катодом трубки.
Падая на анод, электроны взаимодействуют с атомами вещества зеркальца анода, в результате чего образуется в небольшом количестве (несколько процентов) характеристическое, а главным образом тормозное излучение.
Благодаря наклону торца анода пучок R излучения имеет направление, перпендикулярное оси трубки.
Мощность тормозного излучения
Общая мощность тормозного излучения, распределение ее по длинам волн, а также граница спектра со стороны коротких волн (см. рис. 5) зависят в основном от следующих трех факторов:
Граничная длина волны λк спектра со стороны коротких волн соответствует максимальной энергии фотона Ефм, которая отдается в условиях полного торможения электрона с наибольшей энергией Еэм. Эта энергия связана с напряжением U на трубке, под действием которого электрон ускоряется:
где е — заряд электронов.
Если выразить λк в миллимикронах и U в киловольтах и учесть остальные величины, то формула принимает вид:
Графики относительного распределения мощности излучения в спектре при различном напряжении U на трубке приведены на рис. 5. Из графиков видно, что длина волны λm которой соответствует максимум мощности излучения, находится примерно в постоянном соотношении с граничной длиной волны λк :
При изменении напряжения U на трубке изменяется как общая мощность излучения, так и распределение ее по длинам волн. Энергия излучения возрастает пропорционально примерно квадрату напряжения, а максимум энергии сдвигается в сторону более коротких волн (рис. 5).
Жесткое и мягкое рентгеновское излучение
Более коротковолновое (длина волны рентгеновского излучения порядка сотых долей миллимикрона) излучение имеет более высокую энергию фотонов и потому глубже проникает в вещество. Оно называется жестким.
Более длинноволновое (длина волны рентгеновского излучения порядка десятых долей миллимикрона) излучение является менее проникающим и называется мягким.
С повышением напряжения, ускоряющего электроны (т. е. напряжения между анодом и катодом трубки), возрастает жесткость излучения и его проникающая способность.
При изменении количества электронов, испускаемых катодом в единицу времени, что соответствует силе тока в анодной цепи трубки, общая мощность излучения изменяется примерно пропорционально первой степени тока.
Распределение ее по спектру остается без изменения.
При ином веществе анода вследствие изменения количества и расположения электронов в атомах вещества могут изменяться и условия торможения электронов.
Мощность тормозного излучения в этом случае возрастает пропорционально атомному номеру элемента, спектр излучения почти не изменяется.
В целом мощность (лучистый поток) Фэ тормозного излучения принимается прямо пропорциональной квадрату напряжения U 2 на трубке, току I в трубке и атомному номеру Z вещества анода
где k — некоторый коэффициент пропорциональности.
Статья на тему Рентгеновское излучение
Похожие страницы:
Понравилась статья поделись ей