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你知道我们拍的 x 光是怎么形成的吗? x 射线也是电磁波的一种,它的频率非常高,波长很短,能量极高, 所以它的穿透性非常强,能够轻松的穿过密度较低的材料。由于人体组织的密度和厚度有差异,当 x 射线透过时,这些组织的吸收程度也会不一样,从而形成最终的影响。 那么 x 射线是如何形成的呢?这个装置叫做 x 射线管,它是一种能产生高频和能量电磁辐射的设备, x 射线就是在这里形成。其中的方法一般有两种。第一种为认知辐射,也叫刹车辐射或者制动辐射,它指高速电子骤然减速产生的辐射。 当运动的电子被离子或者原子核的电场偏转时,他的速度会发生变化。如果此时我们分析偏转强 后的速度差异,就会发现他的速度大小没有什么变化,但是速度是一个使量由大小和方向组成。此时我们再来分析偏转前后的变化。电子的速度在一个分量上有了很大的涨幅,简而言之就是电子在偏转后,其速度变大了。那么这个结论有什么用呢? 当带电粒子流电子他以恒定的速度移动时,其产生的电场和磁场也是恒定不变的。 然而,一旦电子的速度发生变化,加速和减速都可以,那么他的电场和磁场也会变化,此时他就会向外传播电磁波。 除了认知辐射,还有一种叫做特征辐射。在这种情况下,如果加速电子具有足够的能量,他能轰击杨极的原子,并把这个原子的某个电子给赶走,从而留下一个空位。在这之后 后,与之相邻的高一层的电子就会趁虚而入,将这个空白位置给填充起来。与此同时, x 射线也会在这个跃迁的过程中产生。 由于每个元素的原子都具有独特的原子结构,所以每次这种情况发生时,发射出的 x 射线包含的能量大小将完全取决于元素的种类。换句话说, 每种元素都有自己独特的辐射特征。通过这个现象,我们就能够测量与电子碰撞产生的 x 射线的能量大小,来识别它是哪种元素。这就是 x 射线光电子光谱学 好了,理论部分说完,接下来看看我们平时拍片用到的机器的结构。首先需要一个真空容器,其材料大多为玻璃或者陶瓷。真空的目的是确保电子的移动路径中没有其他散射元素,如果存在其他元素, 就有可能导致电子提前发生碰撞,从而耗尽本身的能量。除此之外,真空环境还能保护内部的组件,因为 x 射线产生的环境为高温,如果里面存在空气,那么组件的氧化就会加速进行,从而缩短使用寿命。 接下来,我们在真空管的两端引进一个带负电荷的阴极以及一个带正电荷的阳极。由于正负电荷会互相吸引,所以阴极的负电荷可能会不由自主的移动到阳极。但事实上不会发生,因为阴阳两极之间存在着一定的间隙,负电荷跑不了这么远。 所以为了实现电子的跨界轰击,科学家又利用了一种理论热离子发射效应,它指的是如果我们有一块带负电荷的金属,同时我们对它进行加热处理,那么电子将会获得足够的能量去克服表面室内, 从而实现从阴极的逃逸。所以科学家在阴极引入了一根高温螺旋灯丝,如此一来,阴极就会源源不断地发射出电子,这些电子流跨越中间的间隙,最终在高压电场的加速下,重重地轰击在阳极的把块上, x 射线就由此产生。 至此,一个功能齐全的 x 射线发射馆就被我们造好了。但是还有一些问题急需解决,对了哈,抖音新推出了一款抖音精选 a, 里面全部是三分钟以上的优质中场视频,如果进入他的合集广场,你会发现新大陆同类深度视频无限连刷,赶紧下载看看吧! 我们想象一下,一个里面存在着高速碰撞的粒子系统,而且阴阳两极之间还存在着超高的加速电场,那么里面的温度将会是怎样的呢?那肯定是非常高了,尤其是阳极的把块,为了 解决高温带来的诸多问题,把块的材质必须是耐高温的,所以屋就成了首选。这种材料不用多说,以前的灯泡普遍是钨丝,它的熔点高达三千四百摄氏度。 除了高熔点的特性,乌之所以称为把块的首选材质,还因为它的原子序数非常高,这就导致它产生的 x 射线要高于其他原子。此话怎讲呢? 对于认知辐射,如果目标原子的序数越高,那么他带的正电鹤也就越高,如此一来,偏转的程度也就越大,所以与之对应的电磁波辐射也就更强烈。 特征辐射也是如此,原子的序数越高,其外层电子所携带的能量也越大,所以在其跃迁过程中产生的 x 射线也就越强烈。好了,回到发射管,如果为了解决高温问题,单 纯的把把块换成屋显然还不够,他只是提高了耐热性,并没有把温度降下来。所以我们可以把这种固定的阳极换成这种旋转的把块。如此一来,轰击的区域就不是一成不变的了。为轰击的区域可以得到一丝喘息机会去散热, 解决了温度带来的困扰。还有最后一个问题,如何控制 x 射线的发射方向呢?因为我们需要对它进行定向处理,不然它的穿透性很容易对人体造成不可逆的伤害。 我们都知道,电磁波的发射是以点为中心,而后向整个空间扩散开来。为了解决这个问题,洋机把块被制成了外圈波中间后的形状,如此一来,轰击就有了一定的角度, x 射线的喷射就会从一侧延伸出来,通常垂直于电子的移动路径。最后,为了进一步削 入 x 射线的辐射区域,我们可以再给这台设备穿一件防护服,也就是外壳,它的内壁通常涂有高密度材料的涂层流铅,它就能很好的吸收 x 射线。 好了,我们去医院拍片的设备就完成了。不得不佩服科学家的头脑,一个简单的现象就能衍生出一台能造福于全人类的设备,了不起!


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