Biophysics · 16.06

特性X線の生成

Production of characteristic X-rays

🧠 入射電子が標的原子の内殻電子inner-shell electron内殻電子（inner-shell electron）inner-shell electron（内殻電子）を叩き出して空孔vacancy空孔（vacancy）vacancy（空孔）を作る。外殻outer shell (electron)外殻（outer shell (electron)）outer shell (electron)（外殻）電子が内殻inner shell (electron)内殻（inner shell (electron)）inner shell (electron)（内殻）へ遷移し、準位差に等しい光子を放出する。

内殻空孔と電子遷移

K殻空孔vacancy空孔（vacancy）vacancy（空孔）へL殻から遷移すればKα線、M殻から遷移すればKβ線となる。入射電子のエネルギーが殻の結合エネルギーを超えなければ空孔vacancy空孔（vacancy）vacancy（空孔）を作れないため、線の出現には閾値がある。

線スペクトルの生成

Kα・Kβなどの線スペクトルline spectrum線スペクトル（line spectrum）line spectrum（線スペクトル）は元素element元素（element）element（元素）固有である。

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='inner shell (electron)'>内殻</span><span class='jp-term jp-term-diagram' title='vacancy'>空孔</span>と電子遷移"] --> B
  B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='line spectrum'>線スペクトル</span>の生成"] --> C
  C["Kα・Kβなどの<span class='jp-term jp-term-diagram' title='line spectrum'>線スペクトル</span>は<span class='jp-term jp-term-diagram' title='element'>元素</span>固有である"] --> D
  D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='element'>元素</span>固有のピークを読む"]

元素固有のピークを読む

入射電子が内殻inner shell (electron)内殻（inner shell (electron)）inner shell (electron)（内殻）空孔vacancy空孔（vacancy）vacancy（空孔）を作るには、管電圧がその殻の結合エネルギーを超える必要がある。空孔vacancy空孔（vacancy）vacancy（空孔）を埋める遷移で元素element元素（element）element（元素）固有のKα・Kβ線が生じ、管電圧が定める上限はデュアンDuaneデュアン（Duane）Duane（デュアン）–ハントHuntハント（Hunt）Hunt（ハント）の法則に従う。同じ陽極positive electrode陽極（positive electrode）positive electrode（陽極）では制動放射bremsstrahlung制動放射（bremsstrahlung）bremsstrahlung（制動放射）の連続成分も同時に発生するため、実測スペクトルには線と連続背景が重なる。

連続的な制動放射bremsstrahlung制動放射（bremsstrahlung）bremsstrahlung（制動放射）の上に鋭いピークとして現れる。線エネルギーは管電圧ではなく元素element元素（element）element（元素）固有の準位差で決まり、管電圧は閾値を超えた後の発生量に影響する。

まとめ

入射電子が標的原子の内殻電子inner-shell electron内殻電子（inner-shell electron）inner-shell electron（内殻電子）を叩き出して空孔vacancy空孔（vacancy）vacancy（空孔）を作る。外殻outer shell (electron)外殻（outer shell (electron)）outer shell (electron)（外殻）電子が内殻inner shell (electron)内殻（inner shell (electron)）inner shell (electron)（内殻）へ遷移し、準位差に等しい光子を放出する。
Kα・Kβなどの線スペクトルline spectrum線スペクトル（line spectrum）line spectrum（線スペクトル）は元素element元素（element）element（元素）固有である。
連続的な制動放射bremsstrahlung制動放射（bremsstrahlung）bremsstrahlung（制動放射）の上に鋭いピークとして現れる。