Bremsstrahlung X-ray generation
kahdentyyppisiä röntgensäteitä syntyy elektronisäteen ja näytteen vuorovaikutuksesta sekä SEM-että TEM-alueella: Bremsstrahlung (joka tarkoittaa jarrutussäteilyä) ja tyypilliset röntgensäteet. Bremsstrahlungin röntgensäteet saadaan aikaan hidastamalla ensiöelektroneja näytteen atomien ytimiä ympäröivän sähkökentän avulla (Katso Bremsstrahlungin animaatio). Huom: Bremsstrahlung röntgensäteitä kutsutaan myös kontinuumi-tai taustaröntgeneiksi. Primäärisäteen elektronit menettävät energiaa ja muuttavat suuntaa näytteen epäelastisen sironnan vuoksi. Osa menetetystä energiasta muuntuu Röntgensäteiksi, joiden energiat vaihtelevat ~0: sta eo: han – primaarisäteen elektronien energiaan. Bremsstrahlung-röntgensäteillä ei voi olla primäärisäteen elektronien energiaa suurempia energioita, joten tämä energia muodostaa Röntgenspektrin ylimmän energiarajan ja sitä kutsutaan Duane-Hunt-rajaksi.
Kuva:kappaleen atomeja ympäröivä sähkökenttä hidastaa tai poikkeuttaa ensiöelektronit. Osa niiden menettämästä energiasta muuttuu Bremsstrahlung-Röntgensäteiksi, joiden energiat ovat ~0 ja Duane-Hunt-rajan välillä.
primäärinen säteen elektroni voi menettää kaiken energiansa yksittäisessä vuorovaikutustapahtumassa, jolloin se tuottaa yhden röntgensäteen, jossa on energiaa eo, mutta on paljon todennäköisempää, että energia häviää useissa vuorovaikutuksissa, joissa menetetään pieniä määriä alkuenergiaa ja tuotetaan vastaava määrä matalaenergisiä röntgensäteitä.
röntgensäteilyn intensiteetti eli tuotettujen röntgensäteiden määrä on nolla, jossa e = Eo (Duane-Hunt-raja), mutta kasvaa nopeasti hyvin pienillä energioilla. Tämä tarkoittaa sitä, että primäärisäteen elektronien tuottamat röntgensäteet käsittävät enimmäkseen suuren (lähes äärettömän) määrän pienenergisiä röntgensäteitä.
vaikka suuri määrä matalaenergisiä Bremsstrahlung-röntgensäteitä syntyy, suurin osa absorboituu näytteeseen tai detektoriin ja spektrissä havaittu röntgensäteilyn voimakkuus laskee matalaenergialla niin, että Bremsstrahlungin Röntgenspektri muistuttaa ”valasta”.
Kuva: Tuotettujen ja havaittujen Bremsstrahlung-Röntgenspektrien ero. Vaikka monet matalaenergiset röntgensäteet syntyvät, useimmat niistä absorboituvat, joten havaittu spektri tallentaa röntgensäteilyn voimakkuuden vähenemisen matalaenergialla.
Kramerin laki
bremsstrahlungin röntgensäteiden voimakkuus, I, missä tahansa spektrin energiassa E, saadaan Kramerin laista
i ≈ ip.Z (Eo-E)/E
, jossa ip on elektronianturin virta ja Z on keskimääräinen järjestysluku.
intensiteetti on nolla, jossa E = Eo (Duane-Huntin raja), mutta lähestyy ääretöntä ( ∞ ) E: n lähestyessä nollaa.
huomaa, että Kramersin lain mukaan Bremsstrahlungin röntgensäteiden voimakkuus on verrannollinen Z: hen, joka on näytteen keskimääräinen järjestysluku. Tämä tarkoittaa, että raskaammat materiaalit, kuten Pb tai Au, tuottavat enemmän Bremsstrahlung-röntgensäteitä kuin näytteet, jotka on valmistettu kevyemmistä alkuaineista, kuten C: stä tai Al: stä.
animaatio ▶
