ΦΑΣΜΑ ΑΚΤΙΝΩΝ Χ

ΦΑΣΜΑ ΑΚΤΙΝΩΝ Χ 

  Το φάσμα της ακτινοβολίας Χ είναι σύνθετο.Αποτελείται από ένα συνεχές φάσμα πάνω στο οποίο εμφανίζονται μερικές γραμμές (γραμμικό φάσμα).Τα δύο είδη φάσματος οφείλονται σε δύο διαφορετικές διεργασίες παραγωγής και εκπομπής των ακτίνων Χ. 

α) ΓΡΑΜΜΙΚΟ ΦΑΣΜΑ 

  Τα κινούμενα ηλεκτρόνια συγκρούονται με τα άτομα του υλικού της ανόδου.Τα άτομα της ανόδου διεγείρονται.Ένα ηλεκτρόνιο των  εσωτερικοί στιβάδων του ατόμου μεταπηδά σε άλλη επιτρεπόμενη τροχιά μεγαλύτερης ενέργειας.Η κενή θέση του ηλεκτρονίου μπορεί να συμπληρωθεί από ένα ηλεκτρόνιο του ατόμου που βρίσκεται στις εξωτερικές στιβάδες, με ταυτόχρονη εκπομπή ενός φωτονίου.

  Επειδή οι επιτρεπόμενες τιμές της ενέργειας του ατόμου είναι καθορισμένες,οι συχνότητες των φωτονίων που εκπέμπονται θα είναι καθορισμένες.Το φάσμα του φωτός που εκπέμπει το άτομο θα αποτελείται από γραμμές που είναι χαρακτηριστικές του υλικού της ανόδου.

Φωτογραφία με ακτίνες Χ,επεξεργασμένη με ηλεκτρονικό υπολογιστή, τον πυρήνα ενός γαλαξία στον αστερισμό τον Κενταύρου,όπου πιστεύουμε ότι υπάρχει μια μαύρη τρύπα.Ακτίνες Χ εκπέμπονται,καθώς η μαύρη τρύπα έλκει μεγάλες ποσότητες μάζας από τη γύρω περιοχή και αυτές αποκτούν μεγάλες επιταχύνσεις

  Επειδή η ενέργεια που απαιτείται,για να εκδιωχθεί ένα ηλεκτρόνιο από μια εσωτερική τροχιά,είναι μεγάλη,θα πρέπει και η ενέργεια του ηλεκτρονίου που προκαλεί τη διέγερση να είναι μεγάλη.Επομένως απαιτείται το ηλεκτρόνιο να έχει επιταχυνθεί από μεγάλη διαφορά δυναμικού.

β) ΣΥΝΕΧΕΣ ΦΑΣΜΑ 

  Ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να επιβραδυνθεί εξαιτίας της αλληλεπίδρασής του με τα άτομα του στόχου.Όπως έχουμε αναφέρει,ένα επιταχυνόμενο (ή επιβραδυνόμενο) φορτίο εκπέμπει ακτινοβολία.Η απώλεια της κινητικής ενέργειας (Κα-Κτ) του ηλεκτρονίου θα είναι ίση με την ενέργεια του φωτονίου h f που εκπέμπεται. 

   Δηλαδή:

h·f=Κα-Κτ 

  Το ηλεκτρόνιο μπορεί να χάσει όλη ή οποιοδήποτε μέρος της ενέργειάς του σε μία κρούση,δηλαδή μπορεί να ακινητοποιηθεί μετά από μία ή περισσότερες κρούσεις.Επειδή κατά τις κρούσεις των ηλεκτρονίων με τα άτομα του στόχου τα ηλεκτρόνια μπορεί να χάσουν οποιοδήποτε μέρος της ενέργειάς τους,συμπεραίνουμε ότι τα φωτόνια που εκπέμπονται θα έχουν οποιαδήποτε τιμή ενέργειας,που θα είναι μικρότερη ή ίση της αρχικής ενέργειας του ηλεκτρονίου.Επομένως το φάσμα της ακτινοβολίας αυτής θα είναι συνεχές.

γ) ΤΟ ΜΙΚΡΟΤΕΡΟ ΜΗΚΟΣ ΚΥΜΑΤΟΣ

  Το μικρότερο μήκος κύματος λmin της ακτινοβολίας εκπέμπεται,όταν η ενέργεια ενός ηλεκτρονίου μετατρέπεται σε ενέργεια ενός φωτονίου σε μία μόνο κρούση.Αντικαθιστώντας  Κτ=0  στην παραπάνω σχέση,βρίσκουμε:

h·f=Κα

  Η κινητική ενέργεια Κα του ηλεκτρονίου είναι ίση με την ενέργεια e·V που αποκτά μέσω της τάσης V που το επιταχύνει.Αντικαθιστώντας Κα=e·V  στην παραπάνω σχέση,παίρνουμε:

h·f=e·V

και επειδή

f=c/λmin

βρίσκουμε:

h · c/λmin=e·V

οπότε

                                                                                  λmin=c·h/e·V 

  Παρατηρούμε ότι το ελάχιστο μήκος κύματος εξαρτάται μόνο από την τάση V που εφαρμόζεται μεταξύ της ανόδου και της καθόδου.