Φυσική Γ’ Λυκείου Γενικής Παιδείας ΑΚΤΙΝΕΣ Χ http://users.dra.sch.gr/filplatakis

Wilhelm Roentgen (1845-1923)

Ο σωλήνας των ακτίνων Χ του Roentgen

O Roentgen βγάζει ακτινογραφία το χέρι της συζύγου του

Αρχές λειτουργίας σωλήνα ακτίνων Χ

Τι είναι οι ακτίνες Χ; Οι ακτίνες Χ είναι αόρατη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, που έχει μήκη κύματος πολύ μικρότερα από τα μήκη κύματος των ορατών ακτινοβολιών

A typical x-ray spectrum for an alloy (5p coin) Τι φάσμα δίνουν οι ακτίνες Χ; A typical x-ray spectrum for an alloy (5p coin)

Το φάσμα των ακτίνων Χ είναι ΣΥΝΘΕΤΟ  Περιέχει κάποιες συγκεκριμένες γραμμές – συχνότητες που προέρχονται από τις αποδιεγέρσεις των ατόμων της ανόδου  Ταυτόχρονα όμως, έχει και ένα συνεχές υπόβαθρο, που οφείλεται στις επιβραδύνσεις των ηλεκτρονίων στην άνοδο

Μπορούμε να υπολογίσουμε το μικρότερο μήκος κύματος του συνεχούς φάσματος

Όταν φτάνουν τα ηλεκτρόνια στην άνοδο του σωλήνα Χ, - e- + p+ υ0 - Όταν φτάνουν τα ηλεκτρόνια στην άνοδο του σωλήνα Χ, κτυπούν στα άτομα της ανόδου, χάνουν ενέργεια και εξωστρακίζονται.

- e- + p+ - Σύμφωνα με την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell, η επιβράδυνση των ηλεκτρονίων θα έχει σαν αποτέλεσμα την εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με μορφή φωτονίου.

Η ενέργεια του εκπεμπόμενου φωτονίου θα είναι: hf = Eαρχ – Ετελ υ1 - Ετεχ - e- + p+ υ0 - Εαρχ hf Σύμφωνα με την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell, η επιβράδυνση των ηλεκτρονίων θα έχει σαν αποτέλεσμα την εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με μορφή φωτονίου. Η ενέργεια του εκπεμπόμενου φωτονίου θα είναι: hf = Eαρχ – Ετελ (όπου Εαρχ και Ετελ η αρχική και τελική ενέργεια του ηλεκτρονίου)

- e- + p+ υ0 - Eτελ=0 Τη μεγαλύτερη συχνότητα θα την έχει το φωτόνιο αν πάρει όλη την αρχική ενέργεια του ηλεκτρονίου. (hfmax = Eαρχ) Για να συμβεί αυτό θα πρέπει το ηλεκτρόνιο να χτυπήσει κεντρικά, οπότε στο τέλος της επιβράδυνσης θα έχει χάσει όλη την ενέργεια του (Ετελ = 0)

 Όμως: fmax = c/λmin και Εαρχ = eV (όπου c: η ταχύτητα του φωτός και Έχουμε λοιπόν: hfmax = Eαρχ  Όμως: fmax = c/λmin και Εαρχ = eV (όπου c: η ταχύτητα του φωτός και V: η τάση λειτουργίας του σωλήνα) Οπότε: hc/λmin = eV 

Η απορρόφηση των ακτίνων Χ εξαρτάται:  Από τη φύση του υλικού (Όσο μεγαλύτερος είναι ο ατομικός αριθμός των ατόμων του υλικού, τόσο μεγαλύτερη είναι η απορρόφηση)  Από το μήκος κύματος των Χ (Οι σκληρές ακτίνες Χ (μικρό μήκος κύματος) είναι πιο διεισδυτικές)  Από το πάχος του υλικού (Όσο μεγαλύτερο είναι το πάχος, τόσο μεγαλύτερη και η απορρόφηση)

Μηχάνημα ακτίνων Χ σε διαφήμιση της εποχής

Σύγχρονα ιατρικά μηχανήματα ακτίνων Χ

Ακτινογραφίες ακτίνων Χ

Αξονικός τομογράφος

Αξονικές τομογραφίες κρανίου

Επιθεώρηση αξιοπιστίας μεταλλικών κατασκευών με ακτίνες Χ

Τηλεσκόπιο ακτίνων Χ Σάνδρα (καλλιτεχνική απεικόνιση) Τηλεσκόπιο ακτίνων Χ Σάνδρα (καλλιτεχνική απεικόνιση)

Πηγή ακτίνων Χ στο κέντρο της Ανδρομέδας

Ποδιές εργαστηρίου ακτίνων Χ