Según el diagrama y el párrafo anterior, los rayos X son causados por la desaceleración de los electrones en movimiento y, por lo tanto, los rayos X se emiten donde el diagrama lo muestra claramente (las flechas rojas que apuntan hacia abajo etiquetadas como "rayos X"). Pero, ¿significa esto que los rayos X también se emiten cerca del cátodo donde inicialmente se aceleran los electrones?
Como con cualquier tubo de vacío, hay un cátodo, que emite electrones en el vacío y un ánodo para recolectar los electrones, estableciendo así un flujo de corriente eléctrica, conocido como haz, a través del tubo. Una fuente de alimentación de alto voltaje, por ejemplo de 30 a 150 kilovoltios (kV), se conecta entre el cátodo y el ánodo para acelerar los electrones. El espectro de rayos X depende del material del ánodo y del voltaje de aceleración
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Los electrones del cátodo chocan con el material del ánodo, generalmente tungsteno, molibdeno o cobre, y aceleran otros electrones, iones y núcleos dentro del material del ánodo. Alrededor del 1 % de la energía generada se emite/irradia, normalmente de forma perpendicular a la trayectoria del haz de electrones, en forma de rayos X. El resto de la energía se libera en forma de calor.
(Las cursivas son mías.)
La radiación necesita aceleración o desaceleración.
Usted pregunta:
Pero, ¿significa esto que los rayos X también se emiten cerca del cátodo donde inicialmente se aceleran los electrones?
El haz que sale del cátodo y sufre una aceleración continua hacia el ánodo, irradiará a medida que se acelera, pero con una cantidad mucho menor de pérdida de energía. (Consulte este enlace, la discusión sobre aceleradores lineales). La cantidad es pequeña y no en el espectro electromagnético de rayos X, más bien el infrarrojo, (ya que el haz no brilla continuamente) para un tubo de rayos catódicos. Por lo tanto, no hay rayos X que comiencen en el cátodo o en la línea del haz de electrones.
La razón por la que se producen rayos X en el ánodo es que para un porcentaje de los impactos (1% citado anteriormente), la repentina desaceleración al golpear el ánodo absorbe (para ese porcentaje) la mayor parte de la energía del haz de electrones y, por lo tanto, irradia en la región de rayos X de keV (debido a la caída de voltaje de keV entre el cátodo y el ánodo) cuando interactúa con las cargas en el ánodo.
Esta es una gráfica del espectro de fotones generados dado y el valor KV inicial:
Como nota al margen, los pequeños efectos de radiación en las aceleraciones lineales en contraste con los circulares hacen que los colisionadores lineales sean atractivos porque hay poca pérdida de energía en los haces, en contraste con la radiación de sincrotrón de los circulares.
Los rayos X se emiten como una forma de liberación de energía. Al desacelerar, los electrones "pierden" energía cinética y vemos que esta energía se libera en forma de rayos X. Para acelerar los electrones se requeriría un aporte de energía. No esperamos que se liberen rayos X en este caso (una salida de energía).
La aceleración de los electrones mientras viajan entre el cátodo y el ánodo es mucho menor que la aceleración (negativa) de los electrones cuando golpean los átomos objetivo.
Cuanto mayor es la aceleración, más energéticos son los fotones emitidos.
Entonces, los fotones emitidos por la interacción de los electrones con el objetivo son mucho más energéticos (en la región de rayos X) que los fotones emitidos cuando los electrones atraviesan el espacio entre el cátodo y el ánodo.
El texto insinúa esto cuando afirma que "los rayos X se producen cuando los electrones se detienen repentinamente en el ánodo" después de mencionar la aceleración de los electrones entre el cátodo y el ánodo.
EL_DON
usuario137289
ana v