2) поток электронов, получаемых в ускорителях
3) гамма-излучение некоторых радионуклидов
4) эмиссию электронов с катода рентгеновской трубки
Тормозное рентгеновское излучение представляет собой электромагнитное излучение, возникающее при резком изменении скорости и направления движения быстрых электронов в кулоновском поле ядер материала мишени. Часть кинетической энергии электронов преобразуется в энергию рентгеновских фотонов; поэтому спектр тормозного излучения непрерывный и включает широкий диапазон энергий. Максимальная энергия фотона определяется напряжением на рентгеновской трубке: Emax = eU.
Именно этим механизмом объясняется правильность отмеченного положения: источником являются ускоренные электроны, взаимодействующие с мишенью, а не сам электронный поток и не излучение радионуклида. Интенсивность тормозного компонента возрастает с увеличением анодного тока и атомного номера материала мишени, а спектральный состав и проникающая способность зависят преимущественно от анодного напряжения и фильтрации. В рентгеновском пучке он обычно сочетается с характеристическим излучением, возникающим при переходах электронов между оболочками атомов мишени.
Тормозное излучение отличается от гамма-излучения происхождением и спектром: оно связано с взаимодействием электронов с веществом и имеет непрерывный спектр, тогда как гамма-кванты испускаются возбужденными или распадающимися атомными ядрами и характеризуются дискретными энергиями. Электроны катода являются заряженными частицами и сами по себе не относятся к рентгеновским фотонам.
| Вид излучения или потока | Физическая природа | Спектр | Ключевой отличительный признак | Роль в рентгенологии |
|---|---|---|---|---|
| Тормозное рентгеновское излучение | Фотоны, возникающие при торможении быстрых электронов в поле ядер мишени | Непрерывный | Максимальная энергия определяется напряжением на трубке | Основная составляющая рентгеновского пучка; обеспечивает получение изображения |
| Характеристическое рентгеновское излучение | Фотоны при переходах электронов атома мишени на вакансии во внутренних оболочках | Линейчатый, дискретный | Энергии зависят от атомного номера материала мишени | Формирует дополнительные пики в спектре рентгеновской трубки |
| Электронный поток в трубке | Движение электронов от катода к аноду | Не применимо | Заряженные частицы, а не электромагнитные фотоны | Определяет ток трубки и интенсивность рентгеновского излучения |
| Эмиссия электронов с катода | Выход электронов из катода при термоэлектронной эмиссии | Не применимо | Начальная стадия формирования электронного пучка | Обеспечивает электронный ток рентгеновской трубки |
| Гамма-излучение радионуклида | Ядерное излучение возбужденного или распадающегося атомного ядра | Обычно дискретный | Не требует рентгеновской трубки и ускорения электронов в ней | Используется в радионуклидной диагностике и лучевой терапии |
| Энергия фотона тормозного излучения | Часть энергии, теряемой электроном при взаимодействии с мишенью | От минимальных значений до предельной энергии | Emax = eU | Определяет потенциальную проникающую способность пучка |
| Фильтрованный рентгеновский пучок | Смесь тормозных и характеристических фотонов после удаления низкоэнергетической части спектра | Измененный непрерывный спектр с возможными характеристическими линиями | Повышенная средняя энергия и уменьшенная кожная доза | Стандартный подход к оптимизации соотношения качество изображения — доза |
Тормозное излучение является базовым физическим компонентом рентгенографии, компьютерной томографии и рентгеноскопии. Увеличение напряжения повышает максимальную энергию фотонов и проникающую способность пучка, а увеличение тока повышает его интенсивность. Фильтрация удаляет низкоэнергетические фотоны, мало участвующие в формировании изображения и увеличивающие поверхностную дозу. Понимание различий между тормозным, характеристическим и гамма-излучением необходимо для правильной интерпретации параметров рентгеновского исследования и принципа радиационной защиты.