Tia X được sinh ra trong ống Rơn-ghen (ống thủy tinh kín) mà hai cực của nó nối với nguồn cao áp một chiều trong môi trường chân không cao (hình 1.12). Catot là sợi Tungsten được đốt nóng bởi nguồn dòng cao tạo hiệu ứng bức xạđiện tử bằng nhiệt độ từ bề mặt kim loại làm catot. Các điện tử tự do bứt ra từ catot được gia tốc và bay về phía anot với tốc độ lớn, đập vào anot bắn phá anot làm bứt các electron ở
13
HDKH: TS. Trần Quang Trung
lớp bên trong của kim loại, quá trình lắp đầy các electron bên trong từ các electron lớp ngoài sẽ làm bức xạ tia X. Do quá trình bắn phá điện tử năng lượng cao, thông thường, chỉ khoảng 1% năng lượng của chùm điện tửđược chuyển hóa thành tia X, phần lớn bị tiêu tán dưới dạng làm lạnh.
Hình 1.12 Nguyên lý cấu tạo và làm việc của tia X
Tia X được hình thành dưới hai dạng: bức xạ hãm và bức xạđặc trưng.
Phổ bức xạ hãm
Khi tương tác với hạt nhân của bia, lực Coulomb sẽ hút và làm giảm tốc electron, electron mất một phần động năng ΔK = K1 – K2 và thay đổi quĩđạo, phần động năng này sẽđược chuyển thành một dạng năng lượng khác là năng lượng của photon tia X (hình 1.13).
14
HDKH: TS. Trần Quang Trung
Do đó, trong tương tác này sẽ sinh ra một photon tia X có năng lượng E = hν = ΔK. Bức xạ này được gọi là bremsstrahlung, một từ tiếng Đức gọi là “bức xạ hãm”.
Bức xạ hãm với năng lượng tia X sinh ra phụ thuộc vào khoảng cách tương tác giữa electron và hạt nhân.
Quá trình bức xạ hãm tạo ra một chùm bức xạ có phổ liên tục với tần số giới hạn trên hay bước sóng ngưỡng dưới phụ thuộc vào hiệu điện thế gia tốc.
Phổđặc trưng
Khi năng lượng của electron tới bia vượt quá năng lượng liên kết của một eletron của một nguyên tử bia, electron bị bứt ra và nguyên tử bị ion hoá, một electron ở lớp ngoài có năng lượng liên kết thấp hơn sẽ lấp đầy khoảng trống. Khi electron chuyển đến trạng thái có năng lượng thấp hơn. Phần năng lượng vượt quá được giải phóng dưới dạng photon tia X đặc trưng có năng lượng bằng sự khác nhau về năng lượng liên kết của các lớp electron (hình 1.14)
Hình 1.14 Bức xạđặc trưng tia X
Các năng lượng liên kết là duy nhất đối với một nguyên tố nhất định, tia X phát ra có năng lượng riêng biệt, nó là đặc trưng (charactristic) đối với mỗi nguyên tố.
15
HDKH: TS. Trần Quang Trung