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X射线管是产生X射线的重要设备。在X射线管中,阴极发射的高速电子在高电压作用下加速,撞击阳极靶面。当电子与靶面相互作用时,会产生X射线。这种由电子减速产生的辐射称为轫致辐射,是连续X射线谱的主要来源。
轫致辐射的物理机制是这样的:当高速电子接近原子核时,受到原子核正电荷的库仑力作用而减速。在这个减速过程中,电子的动能逐渐转化为辐射能,以电磁波的形式释放出来。由于电子的减速是连续的,所以产生的辐射能量也是连续分布的,这就形成了连续的X射线谱。
连续X射线谱具有独特的特征。首先,X射线强度随波长连续变化,形成一个平滑的曲线。其次,存在一个最短波长λmin,这对应于电子将全部动能转化为X射线光子的情况。谱的形状取决于入射电子的能量,而电子进入靶材料的不同深度会产生不同能量的X射线,这些因素共同造就了连续谱的特性。
影响连续X射线谱形成的主要因素包括电子进入靶材料的深度差异。不同的电子会穿透到不同的深度,在这个过程中损失不同程度的能量。由于减速过程是连续变化的,每个电子转化为辐射的能量都不相同,从而产生各种波长的X射线,最终形成连续的X射线谱。这种连续性正是轫致辐射的本质特征。
总结一下轫致辐射的关键要点:轫致辐射是X射线管产生连续X射线谱的主要物理机制。当高速电子在原子核电场作用下减速时,会产生电磁辐射。由于电子的减速过程是连续的,能量转化也是连续的,因此产生的X射线波长呈连续分布。不同的电子穿透深度造成了能量损失的差异,最终形成了我们观察到的连续X射线谱。这一现象在医学影像和材料分析等领域有着重要的应用价值。