[放射物理] 製造 X-ray 的兩個物理機轉

又到了要考試的時候, 基礎的東西沒有複習真的常常會忘記, 在放射物理裡面, 製造x-ray的物理機轉非常喜歡考, 以下就來整理一下! 總共有以下兩個機轉! 其實這兩個機轉就是發生在電子擊打金屬靶, 在靶內發生的事情

1. Bremsstrahlung: 中文翻譯為制動輻射, 其特色為電子接近原子核時, 因為馬克斯威爾的電磁學理論, 電子會轉向, 進而放出制動輻射, 當電子能量增加時, 制動輻射的方向會越來越往前

制動輻射的產生機率跟Z^2 有關

2. Characteristic X-rays: 中文翻譯為特性輻射, 其原理為原子內層電子被電子打中, 進而游離出去, 游離出的電子洞會被外層電子掉到內層補起來, 中間的能量差就會形成特性輻射! 又由於能階間的差值是定植, 所以特性輻射會有特定能量!

效率(efficiency): 9 * 10^(-10) * ZV => 這個公式是用來看產生X rays的效率, 可以發現跟原子序Z 以及 加速電壓有關, 以鎢靶(tungsten)來舉例:

1. 100kv x-ray: 9 * 10^(-10) * 74 * 10^5 => 可以發現小於1% => 因此針對低能的X-rays => 大部分的能量(99%)都是以熱能散失

2. high energy X rays:  效率會提高, 大概30-95%的效率, 從公式裡面可以知道, 這個值跟加速電壓有關!

reference:

1. Khan's the physics of radiation therapy