4. 다양한 방사선 - 전지가파발생/제동복사

(2) 전자기파의 발생

하전입자*가 가속운동을 하면서 전자기장이 변하기 때문에, 전자기파 발생

* 전하를 띤 입자

 

전자기파가 발생하는 경우 3가지

①하전입자가 역학적인 진동이나 열운동을 할 때 ②하전입자가 자장 내에서 원운동을 할 때  ③하전입자가 전장에 의해 가속될 때

 

①의 경우, 열운동에 의한 것을 열방사ou*열복사(프: Le rayonnement thermique, 영:Thermal radiation) 라고 하는데, 물질을 구성하는 입자(원자, 분자, 이온)의 집단이 열에 의해 전하가 가속되어 운동에너지가 전자기형태로 변환이 되며 그 결과 전파를 방출하는 현상.

*물질 내 입자의 열 운동에 의해 방출되는 전자기 복사

②는 싱크로트론 방사ou복사(프: Le rayonnement synchrotron ,영: synchrotron radiation) 라고 하는데, 싱크로트론에 의해 생성된 전자기적 방사선이라 할 수 있다. 자기장에서 빛의 속도에 근접한 대전된 입자들에 의해 생성되며, 자기장을 통해 빠르게 움직이는 전자에 의해 자연적으로 방사됨.

③을 제동방사ou복사(프:Lerayonnement continu de freinage 'ou' bremsstrahlung, 영:bremsstrahlung radiation)라 하는데, 고스피드를 가진 하전입자가 원자핵의 쿨롱힘(전기력)으로 진행 방향이 크게 변하면서 이로인해, 입자가 감속,가속되면서 잃은 운동에너지가 전자기파 형태로 방출되는 전자기 복사.  원자번호가 클수록 핵전하량과 질량이 커짐으로 인해 제동복사가 일어나기 쉬움. 연속 스펙트럼을 가지고 있음. 

제동복사 그래프,  출처 위키피디아

 

(2-2) 제동X선 에너지

X선 에너지 변환도를 볼때,

V*는 관전압

* X선관의 양극과 음극 사이에 주어진 최대 전압

좌변은 한계파장(금속등의 물질이 고유의 특정 파장보다 짧은 파장을 가진 전자기파를 흡수했을때의 특정 파장)으로, 관전압(V)으로 결정되고, 관전압이 높을수록, 한계파장은 짦아짐.

 

(2-3) 특성 X선과 오제효과

고속전자가 원자에 충돌하면, 원자는 들뜸상태가 되는데, 핵에 가까운 내측각의 전자가 튕겨나가 빈 자리를 만들고, 이 궤도에 외측의 각을 차지하고 있던 전자가 떨어져 채워진다. 이같이 에너지준위가 높은 궤도전자가 전이하면서 상대적으로 짧은 전자기파가 방사가됨. 이게 특성 X선

오제효과는 원자가 이온화 방사선에 의해 충격을 받게되면서, 에너지가 궤도전자에 영향을 미치게 되며 전자가 제거되어 생긴 빈공간에 더 높은 에너지준위를 가진 전자가 채워지는데, 이 때 방출된 궤도전자를 오제전자라고도 부름.

X선 에너지는,

식으로 값을 구할 수 있다.

 

 

출처 : 방사선 이론과 실제(일반)