Ｘ線発生原理とは？


（'００年度 荒井孝夫）

タングステンフィラメントに電流を流して加熱すると、フィラメントから熱電子が放出される。 これを高電圧で加速し、ターゲット（Cu, Al, Mgなど） に衝突させるとＸ線が発生する。ここでターゲットに衝突する 電子の運動エネルギーのほとんどは熱に変換され、 Ｘ線に変換される割合は約０．１％程度である。そのためターゲットは 高熱となってしまうので、冷却装置が必要である。 Ｘ線には大きくわけて連続Ｘ線と特性Ｘ線の２種類がある。

連続Ｘ線

次の図に連続Ｘ線発生過程を示す。今、電子Ａがエネルギーバンド内の電子Ｂを弾き飛ばした。 するとそこに空席が生じて、そこより高いエネルギーを持った電子が 落ちてくる。するとこの電子の余剰エネルギーがＸ線となって 放出される。 エネルギーバンド内では電子は連続的に様々なエネルギーを持つことが できるのでＸ線のエネルギー（波長）も連続的となり、これを連続Ｘ線（白色Ｘ線） と呼ぶ。

特性Ｘ線

特性Ｘ線は、原子の内殻電子の移動（遷移）によって生じる ものである。図に示すように内殻電子は物質によって軌道（エネルギー準位） が決まっているので、連続Ｘ線とは異なり、物質に特有のエネルギー（波長） をもったＸ線が発生する。いくつかの物質に対する特性Ｘ線のエネルギーを 表に示す。

Ｘ線エネルギー[eV]
ＣｕＬα929.7
ＭｇＫα1253.6
ＡｌＫα1486.6
ＳｉＫα1739.5
ＺｒＬα2042.4
ＴｉＫα4510.0


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