Faigel Gyula

Mire jó a röntgenvonalzó? - Az atomi szerkezet meghatározása röntgensugárzással

V. Röntgenforrások

A röntgenforrás minősége döntően befolyásolja, hogy milyen bonyolultságú szerkezetet tudunk meghatározni. Egy hasonlattal szeretném ezt megvilágítani. Ha egy hangulatos vacsoránál ülünk, a gyertyafény is elegendő, hogy szájunkhoz emeljük a kanalat vagy megtaláljuk poharunkat. Ugyanakkor, ha egy tűbe be szeretnénk fűzni a cérnát, egy sokkal jobb fényforrásra van szükségünk, és ha egy mikroszkópon vizsgálunk egy kis tárgyat, akkor még erősebb, még jobban irányított fényforrást kell használnunk. Tehát az, hogy mennyi és milyen részletességű információt szerzünk a látás segítségével, nagymértékben függ a fényforrás minőségétől. Ugyanígy van ez a röntgensugárzás esetén is, sőt talán még egy kicsit nagyobbak is a különbségek az egyes források között, mint az előző példában. A röntgenforrások kiemelt szerepe miatt bővebben szeretnék beszélni róluk. Három forrást fogok bemutatni: a hagyományos röntgenforrást, a szinkrotronokat, és a röntgen szabadelektron lézert.

A hagyományos röntgenforrás lelke a röntgencső. A 6. animáción láthatjuk a röntgencső felépítését.

Animáció: Röntgen cső vázlata

Működése két folyamaton alapul: az első, hogy a gyorsuló töltések elektromágneses hullámokat sugároznak. A második, hogy a nagy energiájú elektronok az atomi elektronokat kiüthetik helyükről, és az így gerjesztett atom fölös energiáját egy röntgen foton kibocsátásával adja le. Ezt a két folyamatot a röntgencsőben úgy érjük el, hogy két fémelektróda közé nagyfeszültséget kapcsolunk, és a negatív elektródán elektronokat keltünk. Ezek a pozitív elektróda, az anód felé közeledve egyre nagyobb sebességre tesznek szert, majd becsapódnak, és így hirtelen lefékeződnek. Az elektronok becsapódásakor történik az említett két folyamat, és így ezek a csövek röntgensugárzást bocsátanak ki a tér minden irányba