Tia Roentgen và cơ chế sản xuất tia X

Khám phá ra tia X là một thành tựu lớn trong Vật lý. Hiện này, tia X được ứng dụng rất phổ biến trong lĩnh vực y tế, công – nông nghiệp và nghiên cứu khoa học.

Cơ chế phát tia Roentgen

Một ống Roentgen

Ống Roentgen là một bình thủy tinh chân không (áp suất nhỏ hơn 10^-3 mmHg); có ba cực cathode, anode và đối cathode. Hiệu điện thế giữa anode và cathode khoảng vài vạn Volt. Khi cathode bị nung nóng, nó phát xạ các electron. Chùm điện tử này được hiệu điện thế giữa anode và cathode hút về phía anode. Dòng di chuyển của các điện tử động năng lớn phát ra từ cathode gọi là tia cathode hay tia âm cực.

Tia Roentgen: Khi bị chùm tia cathode đập vào, đối âm cực (đối cathode) phát ra những bức xạ có bước sóng rất ngắn 10^-12 – 10^-8 m (bức xạ hãm) mà ta gọi là tia Roentgen (tia X).

Lưu ý: tia âm cực không phải là tia Roentgen, nó chỉ là phương tiện để sản xuất tia Roentgen. Tia âm cực có bản chất là dòng các điện tử/electron, còn tia Roentgen có bản chất là dòng photon năng lượng cao.

Các đại lượng, công thức cần quan tâm

Cấu tạo cơ bản ống phát tia X

$U$: hiệu điện thế hai cực của ống Roentgen.
$I$: cường độ dòng điện qua ống.
${n_\text{e}}$: là số điện tử thoát ra từ cathode trong mỗi giây.
Công suất hoạt động của ống \[P = UI.\] Cường độ dòng điện chạy qua ống \[I = {n_{\text{e}}}e.\] Năng lượng cực đại của photon tia X \[{\varepsilon _{{\text{max}}}} = h{f_{{\text{max}}}} = eU.\] Bước sóng ngắn nhất (tần số lớn nhất) của tia X tại hiệu điện thế $U$ \[{\lambda _{\min }} = \frac{c}{{{f_{\max }}}} = \frac{{hc}}{{Ue}}.\] ${U_{\min }}$ để sản xuất được tia X có bước sóng $\lambda$ \[{U_{\min }} = \frac{{hf}}{e} = \frac{{hc}}{{\lambda e}}.\]