3. 방사선 - X선 기작

X선 방사선 기작

감마선과 더불어 전자기파들중 파장의 길이로 구별하는게 아니라, 발생 원인으로 구별한다.

 

(1) X선 발생

X선관(프- Tube à rayons X, 영- X-ray tube)은 X선을 발생시키는 진공관임. 크룩스관이라고도 불리는 이 장비 1913년 미국 물리학자 윌리엄 쿨리지 (William Coolidge, 1873~1975)에 의해 개발되었고, 열음극관이라고도 불림.

출처 위키피디아

C(필라멘트)에 전류를 흘려보내 음극을 가열시키면, 음극에서 열전자가 튀어나오게 되는데(열이온 효과), 이 열전자를 양극과 음극사이에 고전압(수만~수십만V)을 걸어서 가속시켜 주면 필라멘트에서 전자가 가속화되면서 양극에 부딫히게 되는데, 이 때 X선이 발생하게 된다.

출처 위키피디아

위 그래프처럼 X선 스펙트럼의 형태가 나오는데, 제동복사(Bremsstrahlung)와 특정 X선(구리) 형태가 돋보인다. 구리를 쓰는 이유는, 열전자가 충돌하며 높은 열을 발생시키게 되는데, 이때 1%정도만이 X선이 되고 나머지는 열로 전환이 되는 구조이기에, 상대적으로 용융점이 높은 구리(Cu)를 사용한 것. 스펙트럼은 Y축(강도,세기)의 수치만큼 얼마나 방사선이 방출되고 있는지와 X축에 해당하는 산란각도의 분포곡선을 뜻함. 

고속 전자가 양극에 충돌하게되면, 타겟(과녁)의 원자는 들뜸상태가 되면서 오제효과가 발생하게되며, X선이 발생된다. 그리고 또 이 구간은 레일리 산란 또는 콤프턴 산란에 의해 나타나게 되는데, 샘플에 타겟(과녁)의 특징적인 피크가 스펙트럼에 나타남.