制動放射のスペクトル

🧠 制動放射bremsstrahlung 制動放射（bremsstrahlung）bremsstrahlung（制動放射） は、電子が標的中で原子核の電場 electric field 電場（electric field） electric field（電場） などにより進路・速度を変えるとき生じる。 電子が失うエネルギーが連続的なため、連続スペクトルcontinuous spectrum 連続スペクトル（continuous spectrum）continuous spectrum（連続スペクトル） になる。

連続スペクトルが生じる理由

標的核から受けるクーロン力の強さと電子の接近距離が毎回異なるため、失われるエネルギーも0からほぼeUまで連続的に分布する。観測スペクトルはさらに陽極 anode 陽極（anode） anode（陽極） 内の自己吸収 self-absorption 自己吸収（self-absorption） self-absorption（自己吸収） と付加フィルタ added filter 付加フィルタ（added filter） added filter（付加フィルタ） で低エネルギー側が削られる。

電子の減速と光子エネルギー

管電圧tube voltage 管電圧（tube voltage）tube voltage（管電圧） を上げると最大光子エネルギー maximum photon energy 最大光子エネルギー（maximum photon energy） maximum photon energy（最大光子エネルギー） と出力が増える。

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='continuous spectrum'>連続スペクトル</span>が生じる理由"] --> B
  B["電子の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='deceleration'>減速</span>と光子エネルギー"] --> C
  C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='tube voltage'>管電圧</span>を上げると<span class='jp-term jp-term-diagram' title='maximum photon energy'>最大光子エネルギー</span>と出力が増える"] --> D
  D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='tube voltage'>管電圧</span>・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='tube current'>管電流</span>・濾過の効果"]

管電圧・管電流・濾過の効果

X線管X-ray tubeX線管（X-ray tube）X-ray tube（X線管）の陽極 anode 陽極（anode） anode（陽極） では、電子が衝突ごとに異なる割合の運動エネルギー kinetic energy 運動エネルギー（kinetic energy） kinetic energy（運動エネルギー） を失うため連続スペクトル continuous spectrum 連続スペクトル（continuous spectrum） continuous spectrum（連続スペクトル） が生じる。管電圧tube voltage 管電圧（tube voltage）tube voltage（管電圧） を上げると最大光子エネルギー maximum photon energy 最大光子エネルギー（maximum photon energy） maximum photon energy（最大光子エネルギー） と出力が増え、その短波長端 short-wavelength limit 短波長端（short-wavelength limit） short-wavelength limit（短波長端） はデュアン–ハントの法則Duane–Hunt lawデュアン–ハントの法則（Duane–Hunt law）Duane–Hunt law（デュアン–ハントの法則）で定量できる。

低エネルギー光子は画質 image quality 画質（image quality） image quality（画質） への寄与が小さく被曝 radiation exposure 被曝（radiation exposure） radiation exposure（被曝） を増すため濾過で除く。mAsの増加は主に光子数を増やし、kVの増加は光子数に加えて短波長端 short-wavelength limit 短波長端（short-wavelength limit） short-wavelength limit（短波長端） も変える。実際のスペクトル形状は管電圧 tube voltage 管電圧（tube voltage） tube voltage（管電圧） だけでなくフィルター filter フィルター（filter） filter（フィルター） 材と厚さにも依存する¹²。

まとめ

• 制動放射bremsstrahlung 制動放射（bremsstrahlung）bremsstrahlung（制動放射） は電子が原子核近傍で減速 deceleration 減速（deceleration） deceleration（減速） されるとき生じる。電子が失うエネルギーが連続的なため、連続スペクトルcontinuous spectrum 連続スペクトル（continuous spectrum）continuous spectrum（連続スペクトル） になる。
• 管電圧tube voltage 管電圧（tube voltage）tube voltage（管電圧） を上げると最大光子エネルギー maximum photon energy 最大光子エネルギー（maximum photon energy） maximum photon energy（最大光子エネルギー） と出力が増える。
• 低エネルギー光子は画質 image quality 画質（image quality） image quality（画質） への寄与が小さく被曝 radiation exposure 被曝（radiation exposure） radiation exposure（被曝） を増すため濾過で除く。