热度 13|
0 序言
产生连续x射线的方法,目前广泛应用的还是打靶电子的轫致辐射法。为了探索轫致辐射---X射线强度在空间的分布,笔者写了本系列学习笔记。“无知者胆大” ,本系列短文,对一些流行物理观点,提出了不同见解。NDT主体是技术,是应用科学,我自知“韧致辐射杂记” ,是纸上谈兵的东西,是无什么实用价值的东西; 然而,作为《辐射物理》的不同声音,我还是决定利用远东网发表出来,希望与感兴味的朋友沟通。
一般教材上均说,高速飞行的打靶电子撞击阳极钨靶,突然减速,产生了轫致射辐---产生了连续x射线。那么,打靶电子撞击阳极钨靶时的速度V是多少呢?该怎么计算或确定呢?出于好奇心,我进行了以下探索。
1 使用牛顿力学---动能公式求打靶电子速度
我们习惯用牛顿动能基本公式,即:
e.U=(1/2)me.V2 (1)
式中:
e---电子电量,e=1.6×10的-19次方 库伦(C);
U---管电压,常用单位为千伏(KV) 。公式中e.U的单位应换算为焦耳(J) ,才可运算。1KeV=1.6×10的-16次方焦耳;
me ---电子静质量,me=9.10956×10的-31次方千克;
V---电子在射线(真空)管中的速度。式中V2,表示V的平方。
例如,当管电压U=100KV时,按公式(1) 计算的电子在射线(真空)管中的速度V=1.87X10的8次方米/秒。真空中光速C≈3×10的8次方米/秒。二者速度之比,即V/c=1.87/3=62%,这个速度已经很高了。
然而,当管电压U=500KV时,按公式(1) 计算的电子在射线(真空)管中的速度V=4.18X10的8次方米/秒,入射电子速度V大于光速C了,这是不可能的。但是,这个问题,错在哪里么?
2 相对论速度修正
按相对论力学观点,当打靶电子速度与光速之比,即V/c≤0.7时,用公式(1) 计算还是正确的; V/c>0.7时,相应管电压大于127KV,电子速度V,应视为相对论速度了,再用公式(1) 计算,已经不合适了,应该用相对论公式修正。笔者喜欢根据能量查参考资料〔1〕48页图3.3。由图3.3可知,电子动能为500KeV时,(V/c)的平方=0.75,V/c大约为87%;电子动能为1MeV时,(V/c)的平方=0.88,V/c大约为94%。
3 应该有的认识
应该有这样的认识,既使普通x射线管,使用管电压在100KV时,在真空中飞行的打靶电子临近靶面时,其速度也是很大的(V/c=62%),当它们被靶突然遏止,就会产生较强的韧致辐射。
参考资料:
〔1〕王正行编著. 近代物理学〔M〕. 北京: 北京大学出版社,1995.
梁金昆: 天角光尾先生:你好!靶材选择高Z材料,主要是提高X射线产生效率,这一点射线检测教材第7页公式(1-7)已经表达地很清楚了。 ...