Рентгеновское излучение. Устройство рентгеновской трубки

Во многих физических методах исследования в качестве инструмента для исследования и анализа веществ и материалов используется рентгеновское излучение (РИ). Существует два способа описания этого излучения – корпускулярный и волновой. Согласно первому, рентгеновские кванты – это частицы с определенной энергией Е (кэВ). Согласно второму – это жесткое электромагнитное излучение, которое характеризуется длиной волны l (нм) или частотой n. Данные величины связаны между собой соотношениями

E = h n, n = c /l

Наиболее распространенным источником РИ является рентгеновская трубка. Рассмотрим ее конструкцию и особенности работы. Конструкция трубки очень простая и напоминает конструкцию простейшей электронной лампы – диода. Трубка представляет собой вакуумированный металлический, герметично закрытый с торцов цилиндр, на боковой поверхности которого имеется бериллиевое окно для выпуска излучения наружу. Внутри трубки имеется анод и катод с нитью накала. В качестве материала анода чаще всего используют медь, иногда другие металлы – Fe, W и т.д. В процессе работы на анод трубки подается высокое положительное напряжение относительно катода (~10-70 кэВ), а на нить накала – переменное напряжение 24 В. При этом из окна работающей трубки наружу выходит пучок, который и облучает исследуемое вещество (см. рис. 1).

Типичный спектр рентгеновского излучения трубки выглядит следующим образом (см. рис. в п. 49).

В последние годы для изучения веществ и материалов в мировой практике широко используется излучение, образующееся при движении электронов в ускорителях электронов (синхротронное излучение). Из теории известно, что электроны, вращающиеся с большой скоростью по круговой орбите, испускают кванты в широком диапазоне длин волн. Спектр синхротронного излучения изображен на рис. 2.