大连市建设局网站,国外设计师wordpress主题,做网站兼职,永登网站设计与建设【X线源】微焦点X射线源的基本原理 1.背景2.原理 1.背景
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1895年11月8日德国物理学家威廉·伦琴在研究阴极射线时偶然发现了X射线。当时他注意到阴极射线管附近的荧光屏发出了光即使它被纸板遮挡住。经过进一步实验他意识到这种不可见的射线能够穿透物质并在屏幕上显现。
由于这种射线的性质不明伦琴称其为“X射线”X代表未知。伦琴还通过实验发现这种射线可以穿透人体并首次用X射线拍摄了他妻子的手骨图像清晰地显示了骨骼和戒指。
1896年医学界开始尝试用X射线进行诊断特别是在骨科和牙科领域X射线成像提供了全新的方式来观察体内结构。
1901年威廉·伦琴因发现X射线获得了首届诺贝尔物理学奖这标志着X射线在物理学界的重要地位。
从波长和能量的角度来看X射线是电磁波谱中的一种高能辐射其波长非常短能量很高。
1.1、波长角度 X射线的波长通常在 0.01 nm纳米到 10 nm 之间。这段波长范围非常短远小于可见光的波长400–700 nm。因此X射线具有非常高的频率。
根据波长的不同X射线可以分为两类硬X射线和软X射线。 硬X射线波长较短通常小于 0.1 nm这些X射线穿透能力很强常用于医学成像和工业探伤。 软X射线波长较长通常大于 0.1 nm穿透能力较弱更多用于表面分析或半导体检测。
1.2、能量角度 X射线的能量与其波长成反比关系根据普朗克定律能量E 和波长λ 的关系如下 对于硬X射线能量通常在 5 keV 到 100 keV 或更高 而软X射线的能量较低一般在 100 eV 到 5 keV 之间。
注意eV即电子伏特。
2.原理
X射线X-rays是通过高速运动的电子与物质相互作用产生的电磁辐射电磁波。其产生的原理主要可以分为以下几个主要步骤
2.1、电子发射首先在真空管X射线管中阴极灯丝通过加热释放出大量运动的电子。这些电子通过热效应从钨丝或其他材料中发射出来。
2.2、加速电子通过高电压通常是几十kV到几百kV加速这些自由电子使它们获得非常高的动能。高压电场使电子从阴极灯丝快速移动到阳极。
2.3、电子撞击阳极靶材 根据靶材的不同区分为反射靶和透射靶最小FOD更小。 关于反射靶和投射靶在反射靶中电子束撞击靶材表面后X射线以一定的角度从同一侧反射出来。靶材通常厚而坚固能够承受高能电子的撞击。在透射靶中电子束从一侧穿过靶材靶材非常薄X射线从靶材的另一侧射出。 a、反射靶 这些高能电子在撞击阳极靶材通常是钨或钼时由于突然减速只有不到1%的能量被转化为X射线其余的绝大部分能量都以热量的形式散失。这一过程叫做“制动辐射”Bremsstrahlung。即电子的突然减速导致能量释放而这部分能量以电磁波的形式发射出来即为X射线。 b、透射靶 部分高能电子会直接将靶材原子中的内层电子击出这使得靶原子处于激发态。为了回归稳定状态较外层的电子填补内层空缺过程中释放出特征性的X射线。
总结以上 X射线是高速运动的电子在与物质相互作用中产生的。在X射线管中真空管从阴极灯丝发射的电子经阴极、阳极间的电场加速后轰击X射线管靶Target将其动能传递给靶上的原子。其中约有1%左右的能量转化为X射线并从X射线照射窗Output Window中射出。
以下是滨松闭管(反射靶)的基本原理示意图以及外观示意图
