2) отношение выходной энергии, излучаемой в виде рентгеновских лучей к входной энергии, выделяемой электронами
3) процесс испускания электронов сильно нагретой нитью вольфрама (+)
4) область на краю пучка рентгеновского излучения, в которой мощность дозы быстро падает в зависимости от расстояния от оси пучка
Термоэлектронная эмиссия — это выход свободных электронов с поверхности сильно нагретой вольфрамовой нити катода. При пропускании тока через нить её температура повышается, и часть электронов получает энергию, достаточную для преодоления работы выхода металла. Вблизи катода образуется электронное облако, называемое пространственным зарядом.
После приложения высокого напряжения между катодом и анодом электроны ускоряются к положительно заряженной мишени. При их резком торможении в веществе анода возникает преимущественно тормозное рентгеновское излучение, а при взаимодействии с электронами внутренних оболочек атомов мишени — характеристическое излучение. Следовательно, термоэлектронная эмиссия является начальным этапом формирования электронного пучка, но не самим процессом образования рентгеновских фотонов.
Интенсивность эмиссии зависит главным образом от температуры нити накала: увеличение тока накала повышает число испускаемых электронов и при прочих равных условиях увеличивает ток рентгеновской трубки. Высокое анодное напряжение определяет прежде всего кинетическую энергию электронов и максимальную энергию образующихся фотонов.
| Понятие | Физическая сущность | Значение для рентгеновской трубки |
|---|---|---|
| Термоэлектронная эмиссия | Испускание электронов нагретой металлической поверхностью | Создаёт источник электронов на катоде |
| Пространственный заряд | Облако электронов около нити накала | Ограничивает ток трубки при недостаточном анодном напряжении |
| Ионизация | Образование заряженной частицы вследствие потери или присоединения электронов | Не является определением термоэлектронной эмиссии |
| Тормозное излучение | Испускание фотонов при замедлении электронов в электрическом поле ядер | Формирует основную часть спектра рентгеновского излучения |
| Характеристическое излучение | Переход электрона на вакансию внутренней атомной оболочки | Образует фотоны с дискретными энергиями, зависящими от материала анода |
| Коэффициент полезного действия | Отношение энергии рентгеновского излучения к энергии электронного пучка | Характеризует эффективность преобразования энергии, а не эмиссию электронов |
| Полутень пучка | Переходная зона снижения мощности дозы на границе поля облучения | Относится к геометрическим и дозиметрическим характеристикам пучка |
Вольфрам используют для изготовления нити благодаря высокой температуре плавления и способности сохранять механическую прочность при интенсивном нагревании. Фокусирующая чашка катода направляет испущенные электроны к ограниченному участку анода, формируя фокусное пятно. Большая часть энергии электронов преобразуется в тепло, поэтому анод требует эффективного охлаждения. Стабильность тока накала и анодного напряжения необходима для воспроизводимости дозиметрических характеристик рентгеновского пучка.