2) электрического поля, созданного специальным внешним устройством, которое закрепляется на трубке
3) магнитного поля, которое создается из-за высокого напряжения на катоде
4) высокочастотного вихревого электромагнитного поля, которое образуется между катодом и анодом
Ускорение электронов в рентгеновской трубке обеспечивается электрическим полем, возникающим между отрицательно заряженным катодом и положительно заряженным анодом. Электроны, высвобождаемые с катода при термоэлектронной эмиссии, в вакууме движутся к аноду под действием силы F = eE. При разности потенциалов U их кинетическая энергия увеличивается примерно на величину eU; поэтому напряжение на трубке определяет энергию электронов и проникающую способность рентгеновского излучения.
После достижения анода электроны резко тормозятся в материале мишени, вследствие чего возникает тормозное рентгеновское излучение и характеристическое излучение атомов анода. Величина анодного тока преимущественно определяет число электронов, а напряжение — их энергию. Магнитное поле может использоваться для фокусировки или отклонения электронного пучка, но само по себе не совершает работы над заряженной частицей и не увеличивает её кинетическую энергию; внешние устройства также не заменяют ускоряющее поле между электродами.
| Фактор или элемент | Источник | Основная функция | Влияние на рентгеновское излучение |
|---|---|---|---|
| Катод | Нагреваемая спираль или нить | Термоэлектронная эмиссия | Формирует поток электронов; увеличение тока повышает интенсивность излучения |
| Анод | Положительный электрод с металлической мишенью | Принимает и тормозит электроны | Определяет материал мишени и условия образования спектра излучения |
| Разность потенциалов между катодом и анодом | Высоковольтный источник постоянного или выпрямленного напряжения | Создаёт ускоряющее электрическое поле | Определяет максимальную энергию фотонов и жёсткость пучка |
| Анодный ток | Количество электронов, достигающих анода в единицу времени | Характеризует интенсивность электронного пучка | Влияет главным образом на число рентгеновских фотонов |
| Магнитное поле | Фокусирующие или отклоняющие электромагнитные системы | Изменяет траекторию электронов | Помогает управлять фокусом пучка, но не является источником его кинетической энергии |
| Вакуум внутри трубки | Герметичная вакуумная оболочка | Минимизирует столкновения электронов с молекулами газа | Обеспечивает эффективное ускорение и стабильное достижение анода |
Ключевым диагностическим признаком физического механизма является зависимость энергии электрона от разности потенциалов, а не от силы тока или магнитной индукции. Электрическое поле совершает работу над электроном, тогда как магнитное поле изменяет преимущественно направление его движения. В радиотерапевтических ускорительных системах также используют электрические поля, однако в рентгеновской трубке ускорение происходит непосредственно в зазоре между катодом и анодом.