БСЭ - Большая Советская энциклопедия (РЕ)

Р. т. применяют в рентгеновском структурном анализе ( рис. 1 , а), спектральном анализе рентгеновском, дефектоскопии ( рис. 1 , б) , рентгенодиагностике ( рис. 1 , б), рентгенотерапии, рентгеновской микроскопии и микрорентгенографии. Наибольшее применение во всех областях находят отпаянные Р. т. с термоэмиссионным катодом, водоохлаждаемым анодом, электростатической системой фокусировки электронов ( рис. 2 ). Термоэмиссионный катод Р. т. обычно представляет собой спираль или прямую нить из вольфрамовой проволоки, накаливаемую электрическим током. Рабочий участок анода — металлическая зеркальная поверхность — расположен перпендикулярно или под некоторым углом к потоку электронов. Для получения сплошного спектра рентгеновского излучения высоких энергий и интенсивности используют аноды из Au, W; в структурном анализе пользуются Р. т. с анодами из Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag. Основные характеристики Р. т. — предельно допустимое ускоряющее напряжение (1—500 кв ) , электронный ток (0,01 ма — 1 а ), удельная мощность, рассеиваемая анодом (10—10 4 вт/мм 2 ) , общая потребляемая мощность (0,002 вт — 60 квт ) и размеры фокуса (1 мкм — 10 мм ) . Кпд Р. т. составляет 0,1—3%.

Лит.: Тейлор А., Рентгеновская металлография, пер. с англ., М., 1965; Уманский Я. С., Рентгенография металлов и полупроводников, М., 1969; Шмелев В, К., Рентгеновские аппараты, М., 1973.

В. Г. Лютцау.

Рис. 2. Схема рентгеновской трубки для структурного анализа: 1 — металлический анодный стакан (обычно заземляется); 2 — окна из бериллия для выхода рентгеновского излучения; 3 — термоэмиссионный катод; 4 — стеклянная колба, изолирующая анодную часть трубки от катодной; 5 — выводы катода, к которым подводится напряжение накала, а также высокое (относительно анода) напряжение; 6 — электростатическая система фокусировки электронов; 7 — анод (антикатод); 8 — патрубки для ввода и вывода проточной воды, охлаждающей анодный стакан.

Рис. 1. Общий вид рентгеновских трубок для структурного анализа (а), дефектоскопии (б) и медицинской рентгенодиагностики (в).

Рентге'новские лучи',рентгеновское излучение, электромагнитное ионизирующее излучение, занимающее спектральную область между гамма- и ультрафиолетовым излучением в пределах длин волн от 10 -4до 10 3 (от 10 -12до 10 -5 см ) . Р. л. с длиной волны l < 2 условно называются жёсткими, с l > 2 — мягкими. Р. л. открыты в 1895 В. К. Рентгеном и названы им Х-лучами (этот термин применяется во многих странах). В течение 1895—97 Рентген исследовал свойства Р. л. и создал первые рентгеновские трубки. Он обнаружил, что жёсткие Р. л. проникают через различные материалы и мягкие ткани человеческого тела (это свойство Р. л. быстро нашло применение в медицине). Открытие Р. л. привлекло внимание учёных всего мира, и уже в 1896 было опубликовано свыше 1000 работ по исследованиям и применениям Р. л. Электромагнитная природа Р. л. была предсказана Дж. Стоксом и экспериментально подтверждена Ч. Баркла, открывшим их поляризацию. В 1912 нем. физики М. Лауэ, В. Фридрих и П. Книппинг обнаружили дифракцию Р. л. на атомной решётке кристаллов (см. Дифракция рентгеновских лучей ) . В 1913 Г. В. Вульф и независимо от него У. Л. Брэгг нашли простую зависимость между углом дифракции, длиной волны Р. л. и расстоянием между соседними параллельными атомными плоскостями кристалла (см. Брэгга — Вульфа условие ) . Эти работы послужили основой для рентгеновского структурного анализа. В 20-х гг. началось применение рентгеновских спектров для элементного анализа материалов, а в 30-х гг. — к исследованию электронной энергетической структуры вещества. В СССР в развитии исследований и применении Р. л. большую роль сыграл Физико-технический институт, основанный А. Ф. Иоффе.

Источники Р. л. Наиболее распространённый источник Р. л. — рентгеновская трубка. В качестве источников Р. л. могут служить также некоторые радиоактивные изотопы : одни из них непосредственно испускают Р. л., ядерные излучения других (электроны или a-частицы) бомбардируют металлическую мишень, которая испускает Р. л. Интенсивность рентгеновского излучения изотопных источников на несколько порядков меньше интенсивности излучения рентгеновской трубки, но габариты, вес и стоимость изотопных источников несравненно меньше, чем установки с рентгеновской трубкой.

Источниками мягких Р. л. с l порядка десятков и сотен могут служить синхротроны и накопители электронов с энергиями в несколько Гэв. По интенсивности рентгеновское излучение синхротронов превосходит в указанной области спектра излучение рентгеновской трубки на 2—3 порядка.

Естественные источники Р. л. — Солнце и другие космические объекты.

Свойства Р. л.В зависимости от механизма возникновения Р. л. их спектры могут быть непрерывными (тормозными) или линейчатыми (характеристическими). Непрерывный рентгеновский спектр испускают быстрые заряженные частицы в результате их торможения при взаимодействии с атомами мишени (см. Тормозное излучение ) ; этот спектр достигает значительной интенсивности лишь при бомбардировке мишени электронами. Интенсивность тормозных Р. л. распределена по всем частотам до высокочастотной границы n 0, на которой энергия фотонов h n 0( h — Планка постоянная ) равна энергии eV бомбардирующих электронов ( е — заряд электрона, V — разность потенциалов ускоряющего поля, пройденная ими). Этой частоте соответствует коротковолновая граница спектра l 0= hc/eV ( с — скорость света).

Линейчатое излучение возникает после ионизации атома с выбрасыванием электрона одной из его внутренних оболочек. Такая ионизация может быть результатом столкновения атома с быстрой частицей, например электроном (первичные Р. л.), или поглощения атомом фотона (флуоресцентные Р. л.). Ионизованный атом оказывается в начальном квантовом состоянии на одном из высоких уровней энергии и через 10 -16—10 -15 сек переходит в конечное состояние с меньшей энергией. При этом избыток энергии атом может испустить в виде фотона определённой частоты. Частоты линий спектра такого излучения характерны для атомов каждого элемента, поэтому линейчатый рентгеновский спектр называется характеристическим. Зависимость частоты n линий этого спектра от атомного номера Z определяется Мозли законом : = AZ + В, где А и В — величины, постоянные для каждой линии спектра.