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轫致辐射本文重定向自 Bremsstrahlung

A curve shows the motion of the electron, a red dot shows the nucleus, and a wiggly line the emitted photon
一个电子移动于原子核所产生的电场,会被电场的库仑力偏转,因而发射轫致辐射。电子的能量的改变,决定了发射光子的频率。

轫致辐射,又称刹车辐射制动辐射(英语:Bremsstrahlung, braking radiation, 德语:Bremsstrahlung 德语发音:[ˈbʁɛmsˌʃtʁaːlʊŋ]  聆听),原指高速运动的电子骤然减速时发出的辐射,后来泛指带电粒子原子原子核发生碰撞时突然减速发出的辐射。根据经典电动力学,带电粒子作加速或减速运动时必然伴随电磁辐射。其中,又将遵循麦克斯韦分布的电子所产生的轫致辐射叫做热轫致辐射。

轫致辐射的X射线谱往往是连续谱,这是由于在作为靶子的原子核电磁场作用下,带电粒子的速度是连续变化的。轫致辐射的强度与靶核电荷的平方成正比,与带电粒子质量的平方成反比。因此重的粒子产生的轫致辐射往往远远小于电子的轫致辐射。

轫致辐射广泛应用于医学工业。在工业上,经常使用熔点高、导热好、原子序数比较大的作为X射线管的阳极靶。而医疗上的X射线机大多为制动辐射。原理为将高能量电子打在固定靶上,电子突然减速,能量转换为X射线与热能。在天体物理学上,轫致辐射是很常见的辐射,一些X射线源(如X射线脉冲星太阳耀斑)的辐射就属于轫致辐射。

在真空中的粒子

带电粒子在真空中有正或负的加速度时,会以电磁辐射的形式释放能量,这在拉莫方程中及其相对论一般化中所描述。尽管术语“轫致辐射”通常是保留给带电粒子在物质中加速,而不是在真空中,但是方程是相似的。(在这方面,轫致辐射不同于切伦科夫辐射切伦科夫辐射是另外一种制动辐射,只发生在物质中,而不是在真空中进行。)

轫致辐射的来源

X射线管

在带有靶的X射线管发射的X射线频谱, 运行在60千伏(KV)电压下。连续曲线是由于轫致辐射,并且尖峰是特征K谱线英语Energy-dispersive X-ray spectroscopy. The curve goes to zero at 21 pm in agreement with the Duane–Hunt law, as described in the text.

X射线管中,电子在真空中通过电场被加速并被射入的金属片(称为“靶”或“靶材”(target))。X射线被在金属中减速的电子所发射。输出频谱包含X射线的连续频谱,并在一定的能量之处有尖峰(参照右图)。

β衰变

发射β粒子的物质有时会表现出有连续光谱的微弱辐射是因为轫致辐射。


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