1

Xקרינת

שולמית קפוןהמחלקה להוראת המדעים, מכון ויצמן למדע, רחובות

כל הזכויות שמורות

המצגת ברובה מהווה תרגום ועיבוד של שני המקורות המצורפים בסוף

2

?Xמהי קרינת

היא שם לפוטונים בטווח אנרגיות שלXקרינת •

100eV-100,000eV .

0.01nm-10nmאורכי גל אופייניים: •

)(

1240)(

evEnm

ph

3

איך ניתן לייצר פוטונים בעלי אנרגיה גדולה (?100eV-100,000eVכ"כ )

קרינת גוף שחור?• 10יש לחמם את הגוף לטמפרטורה גבוהה פי –

מאשר טמפרטורת פני השמש...

עירור של אלקטרונים חיצוניים באטום?•לא, כי מתקבלים פוטונים בעלי אנרגיה מסדר גודל –

.10eVשל

דעיכה רדיואקטיבית?•אפשר, אבל מאד קשה לשלוט על היצירה )לכבות –

ולהפעיל את הראקציה..(

4

Xשפופרת ריק ליצירת קרני

תותח .1אלקטרונים:

קתודה מחוממת ע"י מעגל חימום,

פולטת אלקטרונים

בפליטה תרמיונית

. האלקטרונים הנפלטים 2מהקתודה, מואצים בהשפעת מתח גבוה )עשרות אלפי וולט(

האלקטרונים .3מתנגשים במטרה

עשויה אטומים כבדים – למשל טונגסטן

חלק קטן .4מהאלקטרונים

המתנגשים במטרה, גורמים לפליטת

פוטונים אנרגטיים – Xקרינת

רוב האלקטרונים .5הפוגעים במטרה

. Xלא ייצרו קרינת הם פשוט יחממו

אותה. לכן משתמשים למטרה

במתכת בעלת טמפרטורת התכה

גבוהה, ולרוב מקיפים אותה

במערכת מקררת.

5

הנוצרת בשפופרתXספקטרום קרינת ה

קרינת הבלימה “Bremsstrahlung”

ספקטרום רציף

קרינה אופיינית למטרה “Characteristic”

ספקטרום בדיד

intensity

0

K

K

inte

nsi

ty

0

KK

inte

nsi

ty

הספקטרום מורכב משתי קרינות שמקורן ואופיין שונה:

6

”Bremsstrahlung“קרינת הבלימה

המקור לפוטונים בספקטרום הרציף, הם אלקטרונים שמתנגשים באטומי •המטרה ומאטים, כלומר מפסידים אנרגיה קינטית. האנרגיה נפלטת כרצף של

פוטונים.

ספקטרום הקרינה רציף•האלקטרון הפוגע יכול להפסיד אנרגיה קינטית בכל קומבינציה של "צעדים" –

כלומר יש רצף של אורכי גל שהפוטונים הנפלטים מהמטרה יכולים לקבל. אלא לספקטרום שאינו תלוי בסוג המטרה0קיים אורך גל מינימאלי •

באנרגיה המקסימאלית של האלקטרון הפוגע.הפוטון האנרגטי ביותר שיוכל להיפלט מהשפופרת, כלומר הפוטון בעל –

כלאורך הגל הקצר ביותר, מתקבל כשהאלקטרון הפוגע מפסיד את .אחדהאנרגיה הקינטית שלו לפוטון

intensity

0

7

n=1 “K shell” n=2 “L shell” n=3 “M shell”

”Characteristic“קרינה אופיינית למטרה

האלקטרון המתנגש באטומי המטרה כל כך אנרגטי עד שהוא מצליח לעקור . הכי פנימית של האטוםאלקטרון אטומי שנמצא בקליפה

נוצר "חור" שמתמלא ע"י אלקטרון אטומי מקליפה רחוקה יותר. כשהאלקטרון האטומי יורד לרמת אנרגיה נמוכה יותר נפלט פוטון מאד

(Xאנרגטי )קרינת

(high energy electron)e-

K shell (n=1)

L shell (n=2) e- e-

e-e-

e-

8

e-e-

ejected electron

e-

e- e-

e-

e-

e-

K shell (n=1)

L shell (n=2)

n=1 “K shell” n=2 “L shell” n=3 “M shell”

”Characteristic“קרינה אופיינית למטרה

האלקטרון המתנגש באטומי המטרה כל כך אנרגטי עד שהוא מצליח לעקור . הכי פנימית של האטוםאלקטרון אטומי שנמצא בקליפה

נוצר "חור" שמתמלא ע"י אלקטרון אטומי מקליפה רחוקה יותר. כשהאלקטרון האטומי יורד לרמת אנרגיה נמוכה יותר נפלט פוטון מאד

(Xאנרגטי )קרינת

9

e-

e- e-

e-

e-

K shell (n=1)

L shell (n=2)

X-Ray photon emitted

L shell electron falls down

e-

e-

“K X-ray” (n=2 n=1)

n=1 “K shell” n=2 “L shell” n=3 “M shell”

”Characteristic“קרינה אופיינית למטרה

האלקטרון המתנגש באטומי המטרה כל כך אנרגטי עד שהוא מצליח לעקור . הכי פנימית של האטוםאלקטרון אטומי שנמצא בקליפה

נוצר "חור" שמתמלא ע"י אלקטרון אטומי מקליפה רחוקה יותר. כשהאלקטרון האטומי יורד לרמת אנרגיה נמוכה יותר נפלט פוטון מאד

(Xאנרגטי )קרינת

10

קרינה אופיינית למטרה “Characteristic”

•“K X-ray” )n=2 n=1(

•“K X-ray” )n=3 n=1(

מרווח האנרגיה בין הרמות תלוי בסוג האטומים מהן עשויה •המטרה. לכן הספקטרום בדיד ושונה מחומר לחומר.

K

K

inte

nsi

ty

11

הנוצרת בשפופרתXספקטרום קרינת ה

קרינת הבלימה “Bremsstrahlung”

ספקטרום רציף

קרינה אופיינית למטרה “Characteristic”

ספקטרום בדיד

intensity

0

K

K

inte

nsi

ty

0

KK

inte

nsi

ty

+

12

מקורות

• Physics 2000 - A University of Colorado at Boulder Website, http://www.colorado.edu/physics/2000/xray/making_xrays.html

• George D. Gollin, University of Illinois in Urbana Champaign, http://online.physics.uiuc.edu/courses/phys102/fall06/print_files/lect26_handout.ppt

חזרה לדף העבודה