電圧による加速でエネルギーを得た電子(管電流)がターゲット(標的)の原子に突っ込むことで発生するのがX線!その突っ込み方によって2種類のX線に分類される。
1. 制動X線(ブレーキの火花) 💥
高速な電子が原子核のすぐそばを通り過ぎ、クーロン力でブレーキがかかった際に放出される。
- スペクトル:連続スペクトル
- **最短波長 $\lambda_{\text{min}} = \frac{1.24}{V} \, \text{[nm/kV]}$ (管電圧 $V$ が高いほど波長が短くなり、高エネルギー!)
- 強度 (全エネルギー) $P = k \cdot I \cdot Z \cdot V^2$
- $k$:比例定数
- $I$:管電流
- $Z$:ターゲットの原子番号(Zが大きいほどX線が出やすい)
- 管電圧 ($V$) の 2 乗に比例 する!
2. 特性X線(特定のエネルギー) 🎯
電子が標的原子の内側電子をはじき飛ばし、その「空席」に外側の電子が飛び込んでくるときに発生!
- スペクトル:線スペクトル(原子ごとに決まったエネルギーになる)。
- モーズレイの法則:$\sqrt{\nu} = a(Z - b)$ (振動数の平方根は原子番号 $Z$ に比例する)。
- エネルギー:ターゲットの原子番号 ($Z$) が大きいほど、特性X線のエネルギーは高くなる!
実はX線の発生はとても非効率。ターゲットにぶつかった電子の99%以上は「熱」になって逃げてしまう!
- 発生効率 $\eta = k \cdot Z \cdot V$
- $k$:比例定数
- $Z$:ターゲットの原子番号
- $V$:管電圧