Тормозное излучение

Тормозные излучение электронов высоких энергий, отклоняющихся в электрическом поле атомного ядра

Тормозное сечение излучения фотона с энергией 30 кэВ электрона при столкновении с протоном.

Тормозное излучение (нем. Bremsstrahlung, от bremsen «тормозить» и Strahlung «излучение») — электромагнитное излучение, испускаемое заряженной частицей при её рассеянии (торможении) в электрическом поле. Иногда в понятие «тормозное излучение» включают также излучение релятивистских заряженных частиц, движущихся в макроскопических магнитных полях (в ускорителях, в космическом пространстве), и называют его магнитотормозным; однако более употребительным в этом случае является термин «синхротронное излучение». Интересно, что немецкое слово bremsstrahlung прочно закрепилось в английском языке.

Согласно классической электродинамике, которая достаточно хорошо описывает основные закономерности тормозного излучения, его интенсивность пропорциональна квадрату ускорения заряженной частицы. Так как ускорение обратно пропорционально массе m частицы, то в одном и том же поле тормозное излучение легчайшей заряженной частицы — электрона будет, например, в миллионы раз мощнее излучения протона (I ~ a² ~ 1/m²). Поэтому чаще всего наблюдается и практически используется тормозное излучение, возникающее при рассеянии электронов на электростатическом поле атомных ядер и электронов; такова, в частности, природа рентгеновских лучей в рентгеновских трубках и гамма-излучения, испускаемого быстрыми электронами при прохождении через вещество.

Причиной значительного тормозного излучения может быть тепловое движение в горячей разреженной плазме^[1]. Элементарные акты тормозного излучения, называются в этом случае тепловым, обусловлены столкновениями заряженных частиц, из которых состоит плазма. Мощность тормозного излучения полностью ионизированной плазмы есть^[2]:

${\displaystyle Q=1{,}5\cdot 10^{-27}n_{e}n_{i}Z^{2}{\sqrt {T_{e}}}}$,

где:

• ${\displaystyle Q}$ - удельная мощность, эрг/сек/см³;
• ${\displaystyle Z}$ - порядковый номер элемента;
• ${\displaystyle n_{e},n_{i}}$ - концентрации электронов и ионов, см^-3;
• ${\displaystyle T_{e}}$ - температура электронной плазмы, К.

Например, один литр водородной плазмы с электронной температурой 1·10⁸ К и концентрацией электронов 1·10¹⁶ см^-3 будет излучать рентгеновское излучение мощностью около 150 кВт^[2]. Космическое рентгеновское излучение, наблюдение которого стало возможным с появлением искусственных спутников Земли, частично является, по-видимому, тепловым тормозным излучением.

Тормозное рентгеновское и гамма-излучение широко применяются в технике, медицине, в исследованиях по биологии, химии и физике.

Примечания

Литература

• Арцимович Л. А. Элементарная физика плазмы. — 3-е изд. — М.: Атомиздат, 1969. — 189 с.

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 15 мая 2011 года.