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X射线荧光光谱仪中的X射线管揭秘

发布时间:2019-04-11 10:08:15         点击:937

前面介绍了荧光光谱仪以及X荧光光谱仪,并且介绍了能量色散荧光光谱仪和波长色散荧光光谱仪,不管是能量色散还是波长色散,都有X射线光管来进行激发,这里将为您介绍X射线荧光光谱仪中的X射线管

X 射线管是利用高速电子撞击金属靶面产生 X射线的真空电子器件工作在高电压下的真空二极管。包含有两个电极 :一个是用于发射电子的灯丝,作为阴极,另一个是用于接受电子轰击的靶材,作为阳极两级均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。

按照产生电子的方式,X射线管可分为充气管和真空管两类。

克鲁克斯管

克鲁克斯管就是最早的充气X射线管。这种管接通高压后,管内气体电离,在正离子轰击下,电子从阴极逸出,经加速后撞击靶面产生X射线。

充气管

充气X射线管是早期的X射线管。1895年,W.C.伦琴在进行克鲁克斯管实验时发现了 X射线。充气X射线管功率小、寿命短、控制困难,后已很少应用。1913年,W.D.库利吉发明了真空 X射线管。

X射线荧光光谱仪的X射线管

X射线荧光光谱仪的X射线管

真空管

管内真空度不低于10-4 帕,阴极为直热式螺旋钨丝,阳极为铜块端面镶嵌的金属靶。根据管子的用途选择靶材和电子束能量,常用钨作靶材。在某些用途下,还采用银、钯、铑、钼、铜、镍、钴、铁、铬等材料。阴极工作温度约为2000K,发射出的电子经数万至数十万伏高压加速后撞击靶面。阴极被一个前端开槽的金属罩包围。金属罩的电位等于或低于阴极,迫使电子聚焦在靶面上的一个狭窄区域内,形成焦斑。X射线就从焦斑上向各个方向辐射,通过管壁上的窗口输出。窗口一般用对 X射线吸收很小的铍、铝或轻质玻璃制成,以铍片为最佳。

X射线管出现x射线的原理

X 射线管包含有阳极和阴极两个电极,分别用于用于接受电子轰击的靶材和发射电子的灯丝。两级均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。X 射线管供电部分至少包含有一个使灯丝加热的低压电源和一个给两极施加高电压的高压发生器。

当钨丝通过足够的电流使其产生电子云,且有足够的电压(千伏等级)加在阳极和阴极间,使得电子云被拉往阳极。此时电子以高能高速的状态撞击钨靶,高速电子到达靶面,运动突然受到阻止,其动能的一小部分便转化为辐射能,以 X 射线的形式放出,以这种形式产生的辐射称为轫致辐射。改变灯丝电流的大小可以改变灯丝的温度和电子的发射量,从而改变管电流和 X 射线强度的大小。改变 X 光管激发电位或选用不同的靶材可以改变入射 X 射线的能量或在不同能量处的强度。由于受高能电子轰击,X 射线管工作时温度很高,需要对阳极靶材进行强制冷却。虽然 X 射线管产生 X 射线的能量效率十分低下,但是在目前,X 射线管依然是最实用的 X 射线发生器件,已经广泛应用于 X 射线类仪器,目前医疗用途主要分为诊断用 X 射线管和治疗用 X 射线管。

通常X射线光谱仪的分析范围为0.7-40keV,故一般激发电压范围为1-50kvX射线光管可提供的最高管压一般为30-100kv,波长色散光谱仪的光管功率多为2-4kw,能量色散光谱仪一般采用低功率光管(0.5-1.0kw)。

X射线管在医学上用于诊断和治疗,在工业技术方面用于材料的无损检测、结构分析、光谱分析和底片曝光等。以上就是关于X荧光光谱仪中的X射线管的原理。

 

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