Испускаются ли рентгеновские лучи при начальном ускорении в этой установке?

Основываясь на диаграмме и абзаце перед ней, рентгеновские лучи вызваны замедлением движущихся электронов, и, таким образом, рентгеновские лучи испускаются там, где это ясно показано на диаграмме (красные стрелки, указывающие вниз, обозначены как «рентгеновские лучи»). Но означает ли это, что рентгеновские лучи также испускаются вблизи катода, где первоначально ускоряются электроны?

введите описание изображения здесь

Ответы (3)

Как и в любой вакуумной трубке, есть катод, который испускает электроны в вакуум, и анод, который собирает электроны, таким образом создавая поток электрического тока, известный как луч, через трубку. Источник питания высокого напряжения, например, от 30 до 150 киловольт (кВ), подключается между катодом и анодом для ускорения электронов. Спектр рентгеновского излучения зависит от материала анода и ускоряющего напряжения.

....

Электроны катода сталкиваются с материалом анода, обычно вольфрамом, молибденом или медью, и ускоряют другие электроны, ионы и ядра внутри материала анода. Около 1% генерируемой энергии испускается/излучается, обычно перпендикулярно траектории электронного луча, в виде рентгеновских лучей. Остальная энергия выделяется в виде тепла.

(Курсив мой.)

Радиация нуждается в ускорении или замедлении.

Ты спрашиваешь:

Но означает ли это, что рентгеновские лучи также испускаются вблизи катода, где первоначально ускоряются электроны?

Пучок, выходящий из катода и подвергающийся непрерывному ускорению к аноду, будет излучать по мере его ускорения, но с гораздо меньшими потерями энергии (см. эту ссылку, обсуждение для линейных ускорителей). рентгеновский электромагнитный спектр, а скорее инфракрасный (поскольку луч не светит непрерывно) для электронно-лучевой трубки. Таким образом, рентгеновские лучи не начинаются ни с катода, ни с линии электронного луча.

Причина, по которой рентгеновские лучи производятся на аноде, заключается в том, что для определенного процента попаданий (1%, указанный выше) внезапное замедление при попадании на анод поглощает (для этого процента) большую часть энергии электрона пучка, и, таким образом, излучает в рентгеновском диапазоне кэВ (из-за падения напряжения в кэВ между катодом и анодом) при взаимодействии с зарядами в аноде.

Это график спектра генерируемых фотонов при заданном и начальном значении KV:

бремс

В качестве примечания: небольшие радиационные эффекты при линейных ускорениях в отличие от круговых делают линейные коллайдеры привлекательными, поскольку в пучках малы потери энергии, в отличие от синхротронного излучения круговых.

Рентгеновские лучи испускаются как форма высвобождения энергии. Замедляясь, электроны «теряют» кинетическую энергию, и мы видим, как эта энергия высвобождается в виде рентгеновских лучей. Для ускорения электронов потребуется затрата энергии. Мы не ожидаем, что в этом случае высвобождается рентгеновское излучение (выход энергии).

Кроме того, временные рамки для ускорений, вероятно, сильно различаются, а столкновение происходит более внезапно. Так что если в первой части и было какое-то тормозное излучение, то оно могло быть не с рентгеновской энергией.
Излучение в основном возникает, когда электроны отклоняются полями ядер-мишеней. Эти поля внутри атома намного сильнее ускоряющего поля.
обратите внимание, что как ускорение, так и замедление вызывают электромагнитное излучение. (синхротронное излучение ограничивает возможные размеры круговых e+e+-коллайдеров) . Просто ускоряющее поле в электронно-лучевой трубке слишком мало, чтобы дать даже видимое излучение, не говоря уже о рентгеновском. энергия кэВ рентгеновских лучей требует всей/(большинства) энергии ускоренных электронов киловольтными полями.

Ускорение электронов при движении между катодом и анодом намного меньше, чем (отрицательное) ускорение электронов, когда они сталкиваются с атомами мишени.
Чем выше ускорение, тем более энергичны испускаемые фотоны.
Таким образом, фотоны, испускаемые при взаимодействии электронов с мишенью, обладают гораздо большей энергией (в рентгеновском диапазоне), чем фотоны, испускаемые при прохождении электронами зазора между катодом и анодом.

Текст намекает на это, когда в нем говорится: «Рентгеновские лучи возникают, когда электроны внезапно останавливаются в аноде» после упоминания об ускорении электронов между катодом и анодом.