X 射线发生装置是产生 X 射线的设备,X 射线属于放射线的一种。
1895 年,威廉・康拉德・伦琴博士发现了 X 射线。由于其具有穿透物质的特性,这一发现被称为 “世纪大发现",震惊了当时的人们。
如今,X 射线凭借其穿透性,不仅应用于医疗、工业设备等产业领域,还广泛用于物理、化学研究,X 射线发生装置也随之普及到各类场景。尤其作为医学 X 光检查的核心设备,这项技术已被大众广泛熟知。
X 射线发生装置在医疗领域应用广泛,X 光检查就是其核心应用之一。
当 X 射线照射人体时,皮肤、肺部等密度较低的部位会允许 X 射线穿透,而骨骼、牙齿等密度较高的部位则会吸收 X 射线。利用 X 射线透过度的差异,图像会形成明暗对比,从而实现人体内部的检查。
此外,由于能在不破坏产品的前提下观察内部结构,X 射线发生装置也用于工业产品检测。在日常生活中,机场的行李安检等场景也在使用这项技术。
产生 X 射线的核心部件称为 X 射线管,其内部为真空环境,由作为阳极的靶材和作为阴极的灯丝构成。
向电极间施加高电压(数万至数十万伏特),阴极灯丝会发射热电子。
热电子高速向阳极靶材移动并撞击,进而产生 X 射线。
电子撞击靶材并进入原子内部时,大部分能量会转化为热能。
部分电子会碰撞原子内的电子,使原子处于不稳定的激发状态。
激发态的原子会通过释放能量回到稳定状态,能量释放时便会产生 X 射线。
特征 X 射线:原子从激发态跃迁到稳定态时产生的 X 射线。其波长与电子轨道的能量差相等,属于单一波长且能量较强。由于不同元素的电子轨道能量差具有特异性,因此会产生该元素的 X 射线。这一特性被应用于 X 射线荧光分析法(XRF: X-ray Fluorescence),用于物质成分分析。
连续 X 射线:热电子撞击靶材后急速减速时产生的 X 射线,又称制动 X 射线。其波长因电子撞击靶材的位置不同而变化,属于复合波长,主要用于透视检查等场景。产生的 X 射线中,大部分为连续 X 射线。