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1.エックス線の発生とスペクトル

(1) エックス線の発生
エックス線管の中には陰極と陽極が設置されており、その間に管電圧という高い電圧を与えると、熱電子が陰極のタングステン・フィラメントから陽極に向かって加速され、陽極の金属(ターゲット)に衝突してエックス線が発生する。エックス線強度は管電流を変化させることにより調整が出来る。

実焦点:加速された電子がターゲットに衝突し、エックス線が発生する部分(長方形)
実効焦点:実焦点をエックス線管の軸に垂直な方向から見た場合(正方形)
集束カップ(集束筒):焦点を小さくする為に設置されている

E = hν = hc / λ
E:粒子のエネルギー 粒子は光子又は光量子と呼ぶ
ν:振動数
h:プランクの定数 h=6.62×10-34 J・sec
λ:エックス線の波長
c:光速度 c=3×108 m/sec
エネルギーの大きい(管電圧の高い)エックス線ほど
振動数が大きく、波長が短い

エックス線管から発生する波長と強度の関係が右図である。
連続した波長分布を示す連続エックス線と、
ターゲット元素特有な線スペクトルを示す特性エックス線がある。

(2) 連続エックス線
ある波長より短い成分は存在せず、このような最も短い波長を
最短波長λminという。
管電圧が高くなるほど、
・ 最短波長λminは短波長側に移動
・ 最高強度は短波長側に移動
・ エックス線の全強度は大きくなる

I = k i V2 Z
I:連続エックス線の全強度
i:管電流 (ターゲットに衝突する電子の量)
V:管電圧 Z:ターゲット元素の原子番号
k:比例定数
エックス線強度を強くするには管電圧を高くすれば良い 但し、最短波長λminは短波長側へ移動する。
管電流を高くすると、最短波長λminは変わらず、強度が強くなる。

(3) 特性エックス線
エックス線管内で電子が陽極に衝突した時にターゲット原子のK殻電子を弾き出し外殻の電子がK殻の空席に遷移すると、このエネルギーの差だけ特性エックス線が放出される。
・ 特性エックス線を発生させる最低電圧を励起電圧という。
・ 特性エックス線は元素に特有な線スペクトルを示す。

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