Wstęp:

Nazwanie przez Röentgena odkrytych przez siebie promieni promieniami X, pochodzi stąd, iż nie potrafił on określić czynnika, który powoduje ich powstawanie. Röentgen ustalił następujące właściwości odkrytych promieni:

— promienie rozchodzą się po liniach prostych,

— nie niosą ze sobą ładunku.

HAGA i WIND wykazali, że promienie te mają cechy ruchu falowego, nato­miast BARKLA stwierdził, że są to fale poprzeczne. THOMSON uważał, że są promieniowaniem elektromagnetycznym o dokładnie takiej samej naturze co światło widzialne, tylko o znacznie krótszych długościach fali. Uzasadnił to następująco: promienie rentgenowskie muszą być falą elektromagnetyczną, po­nieważ powstają w miejscu, gdzie elektrony uderzają o ścianki lampy katodo­wej, doznając przy tym bardzo dużego przyspieszenia hamującego.

W lampie rentgenowskiej katoda charakteryzuje się dużą zdolnością termoemisji. Gęstość tego prądu jest bardzo duża i określona wzorem Richardsona.

j = aT²exp(-W/kT)

gdzie:

W − praca wyjścia,

k − stała Boltzmanna,

T − temperatura.

Ponieważ elektrony, docierające do anody ulegają rozproszeniu pod róż­nymi kątami, doznają różnego oddziaływania z jądrami atomów anody, więc emitowana energia ma widmo ciągłe

Powstałe na tej drodze promieniowanie nazywa się promieniowaniem hamo­wania. Cechą tego promieniowania jest to, że rozkład widmowy nie zależy od materiału, z jakiego jest wykonana anoda lampy, a jedynie od wartości napię­cia anodowego.

Elektron o początkowej energii kinetycznej E₀ w wyniku oddziaływania z cięż­kim jądrem atomu anody doznaje hamowania i energia, którą wówczas traci, pojawia się w formie kwantów-fotonów promieniowania rentgenowskiego. Oznaczając energię kinetyczną elektronu po zderzeniu jako E, otrzymuje się następujący wzór na energię powstającego fotonu:

W wyniku zderzeń elektrony wiązki padającej mogą tracić różne ilości energii i w typowym przypadku pojedynczy elektron zostaje spowolniony, aż do za­trzymania dopiero w rezultacie wielu zderzeń z jądrami atomów anody. Wobec tego promieniowanie rentgenowskie wytworzone przez wiele elektronów bę­dzie miało widmo ciągłe. Inaczej mówiąc, powstaje wiele fotonów, których długości fal są zawarte w przedziale od A_min do A= ∞, co odpowiada występowaniu różnych wartości strat energii w zderzeniach. Foton o najmniejszej długości fali będzie emitowany wtedy, gdy elektron straci całą swoją energię kinetyczną w jednym zderzeniu hamującym jego ruch. W ta­kim przypadku E=0, a więc E₀ = hc/λ_min.), Można napisać, że:

stąd wyrażenie na krótkofalową granicę promieniowania ciągłego jest nastę­pujące:

Najmniejsza długość fali w ciągłym promieniowaniu rentgenowskim od­powiada zamianie całej energii kinetycznej elektronów na promieniowanie. Ze wzoru wynika, że jeżeli h=0, to i λ_min=0, tak jak przewiduje teoria klasyczna. Świadczy to o tym, że wystosowanie w widmie ciągłym pewnej minimalnej długości fali jest zjawiskiem kwantowym. Promieniowanie hamo­wania powstaje nie tylko w lampach rentgenowskich, ale zawsze wtedy, gdy szybkie elektrony zderzają się z materią. Na przykład w promieniowaniu kos­micznym promieniowanie hamowania jest generowane w obszarze tzw. pasów van Allena otaczających Ziemię. Powstają one także przy zatrzymywaniu elek­tronów wychodzących z akceleratorów lub wysyłanych przez jądra promienio­twórcze.

W drugim przypadku elektrony o bardzo dużej energii wnikają w głąb atomów anody i w wyniku kulombowskiego oddziaływania może dojść do zderzeń niesprężystych z elektronami związanymi (na głębszych powłokach) atomów anody. Elektrony atomowe w tym zderzeniu mogą uzyskać energię większą od energii oddziaływania z jądrem i opuścić macierzysty atom. W tym przypadku zachodzi tzw. głęboka jonizacja atomów. Na miejsce po takim elek­tronie przechodzi elektron z wyższego poziomu, wypromieniowując — zgodnie z drugim postulatem Bohra — kwant energii W zależności od głębokości jonizacji (orbity, z której zostaje uwolniony elektron), jednemu zderzeniu może odpowiadać kilka kwantów energii. Np. jeżeli anoda jest wykonana z atomów, w których elektrony walencyjne znajdują się na orbicie O i zostanie uwolniony elektron z orbity K, to zostaną wyemitowane cztery kwanty energii (hv_LK, hv_ML. hv_NM i hv_ON). W ten sposób powstaje liniowe widmo rentgenowskie, zwane charakterystycznym, które ujawnia się na tle widma ciągłego w postaci linii o bardzo dużym natężeniu

Widmo to nazywa się charakterystycznym, ponieważ zależy od materiału, z ja­kiego jest wykonana anoda lampy.

Cechą rentgenowskich widm liniowych jest regularność zmian częstotliwo­ści i długości fali linii od pierwiastka do pierwiastka. Przyczyną tej regularności jest zależność charakterystyk widm rentgenowskich od energii wiązania elek­tronów w powłokach wewnętrznych. Ta regularność została po raz pierwszy zaobserwowana przez MOSELEYA.

Zestawienie pomiarów:

Lp.	I1[μA]	I2[μA]	I3[μA]	Iś[μA]
1	39,8	37,2	37,8	39,31
2	40	38,8	40,1
3	40,3	39,6	38,7
4	39,9	38,8	39,1
5	39,7	40,8	39,3
6	39,5	38,7	39,4
7	33,8	39,6	37	34,37
8	31,6	36,6	40,1
9	31,6	32,3	32,8
10	32,3	34,1	35,4
11	32,4	33,4	34,7
12	32,4	36,6	31,9
13	29,9	35,6	32,9	30,50
14	31,1	34,4	33,9
15	28,8	29,4	33,1
16	30	29,1	27,1
17	30,1	28,8	27,1
18	28,9	28,8	30
19	28,1	29,6	28,8	27,49
20	28,4	28,8	29,9
21	33,8	30,2	27,9
22	24,3	28,8	28,5
23	23,2	24,9	23,3
24	26,6	25,4	24,3
25	23,2	23,5	22,9	23,22
26	21,8	26,2	23,3
27	21,8	26,4	23,7
28	19,9	25,3	25,5
29	20,1	26,4	24,2
30	20,3	23,3	20,1
31	19,9	21,7	18,6	20,05
32	20,1	21,7	19
33	18,7	21,2	19,4
34	18,6	20,5	19,7
35	19,6	21,6	19,5
36	19,9	21,6	19,6
37	20,3	20,3	19,1	17,14
38	16,1	16,7	16,3
39	16,6	16,6	16,8
40	15,9	18,5	15,5
41	14,9	18	17,4
42	13,8	19,3	16,4
Lp.	I1[μA]	I2[μA]	I3[μA]	Iś[μA]
43	8,4	18,5	17,7	14,89
44	17,4	19,6	15,9
45	16,3	15,7	13,4
46	13,1	14,3	13,2
47	12,9	15,8	13,4
48	14,4	14,4	13,7
49	13,8	14,4	13,6	13,16
50	13,1	14,1	14
51	13,6	14,6	10,3
52	13,2	14,3	10,8
53	22,7	11,1	11,3
54	10,6	10,4	10,9
55	10,2	10,9	11,5	10,69
56	10,7	10,8	10,5
57	10,8	12,4	10,3
58	10,7	11,8	10,1
59	10,2	11,1	10,3
60	9,5	10,6	10,1

Lp.	Io[μA]	Ioś[μA]
1	83,3	80,92
2	77,1
3	78,4
4	81,9
5	83,3
6	79,8
7	82,3
8	81,8
9	82,4
10	78,9
Lp.	I[μA]	ΔI	Io/I	Ln[I0/I]	X[mm]	μ	Δ μ
1	39,31	0,36	2,05	0,71	2,63	0,274518	0,008585
2	34,37	0,41	2,35	0,85	3,84	0,222989	0,00649
3	30,5	0,44	2,65	0,97	4,95	0,197118	0,00546
4	27,49	0,5	2,94	1,07	5,89	0,1833	0,004917
5	23,22	0,46	3,48	1,24	6,84	0,182521	0,004724
6	20,05	0,43	4,03	1,39	7,75	0,18003	0,004612
7	17,14	0,6	4,72	1,55	8,97	0,173026	0,004464
8	14,89	0,52	5,43	1,69	9,78	0,173085	0,004545
9	13,16	0,65	6,14	1,81	10,96	0,165719	0,004465
10	10,69	0,28	7,56	2,02	12,03	0,168259	0,004796

Obliczenia:

Obliczenie współczynnika pochłaniania ze wzoru:

I = I₀exp(-μd)

gdzie:

I − są to średnie wartości dla każdego materiału podane w tabelach

I₀= 80,92− jest wartością średnią natężenia promieniowania rentgenowskiego

x − grubość ciała

Po przekształceniu mamy:

Rachunek błędu:

Błąd dla obliczeń średnich wartości natężeń:

dla I₀; ΔI_,

Błąd dla obliczeń współczynnika pochłaniania:

Δx = 0,01 [mm]

=

Wyniki obliczeń w tabelce powyżej.

---