รังสีเอกซ์มีความกระชับและชัดเจน โครงสร้างที่ดีของสเปกตรัมลักษณะเฉพาะ

• ยิ่งใช้แรงดันไฟฟ้ากับขั้วของหลอดมากเท่าใด ความต่างศักย์ก็จะยิ่งปรากฏมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ก็จะสูงขึ้น แรงดันไฟฟ้าบนหลอดกำหนดความเร็วของอิเล็กตรอนและแรงของการชนกับวัสดุแอโนด ดังนั้น แรงดันไฟฟ้าจะกำหนดความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ที่เกิดขึ้น

การจำแนกประเภทของหลอดเอ็กซ์เรย์

1. โดยได้รับการแต่งตั้ง
1. การวินิจฉัย
2. การรักษา
3. สำหรับการวิเคราะห์โครงสร้าง
4. สำหรับ transillumination
2. โดยการออกแบบ
1. โดยโฟกัส

• โฟกัสเดี่ยว (หนึ่งเกลียวบนแคโทดและหนึ่งจุดโฟกัสบนแอโนด)
• Bifocal (เกลียวสองขนาดต่างกันบนแคโทดและจุดโฟกัสสองจุดบนขั้วบวก)

1. ตามชนิดของแอโนด

• เครื่องเขียน (คงที่)
• หมุน

รังสีเอกซ์ไม่เพียงใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการวินิจฉัยด้วยรังสีเท่านั้น แต่ยังใช้เพื่อการรักษาอีกด้วย ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ความสามารถของรังสีเอกซ์ในการยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์เนื้องอกทำให้สามารถใช้รังสีเอกซ์ในการบำบัดโรคมะเร็งได้ นอกเหนือจากการใช้งานทางการแพทย์แล้ว รังสีเอกซ์ยังพบการนำไปใช้อย่างกว้างขวางในด้านวิศวกรรมและเทคนิค วัสดุศาสตร์ ผลึกศาสตร์ เคมี และชีวเคมี เช่น การระบุข้อบกพร่องเชิงโครงสร้างในผลิตภัณฑ์ต่างๆ (ราง รอยเชื่อม) เป็นต้น) โดยใช้รังสีเอกซ์ ประเภทของการวิจัยดังกล่าวเรียกว่าการส่องกล้องตรวจ และที่สนามบิน สถานีรถไฟ และสถานที่อื่นๆ ที่มีผู้คนพลุกพล่าน เครื่องตรวจโทรทัศน์ด้วยรังสีเอกซ์ถูกใช้อย่างแข็งขันในการสแกนกระเป๋าถือและกระเป๋าเดินทางเพื่อความปลอดภัย

การออกแบบหลอดเอ็กซ์เรย์แตกต่างกันไปตามชนิดของแอโนด เนื่องจากความจริงที่ว่า 99% ของพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน ในระหว่างการทำงานของหลอด ขั้วบวกจะถูกให้ความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ - เป้าหมายทังสเตนที่ละเอียดอ่อนมักจะถูกเผาไหม้ ขั้วบวกถูกทำให้เย็นลงในหลอดเอ็กซ์เรย์สมัยใหม่โดยการหมุน แอโนดหมุนมีรูปร่างของดิสก์ ซึ่งกระจายความร้อนอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิว ป้องกันความร้อนสูงเกินไปของเป้าหมายทังสเตน

การออกแบบหลอดเอ็กซ์เรย์ก็มีจุดโฟกัสต่างกัน จุดโฟกัส - ส่วนของขั้วบวกที่สร้างลำแสงเอ็กซ์เรย์ที่ทำงาน มันถูกแบ่งออกเป็นจุดโฟกัสจริงและจุดโฟกัสที่มีประสิทธิภาพ ( ข้าว. 12). เนื่องจากมุมของแอโนด จุดโฟกัสที่มีประสิทธิภาพจึงเล็กกว่าจุดจริง ขนาดจุดโฟกัสต่างๆ จะถูกใช้โดยขึ้นอยู่กับขนาดของพื้นที่ภาพ ยิ่งพื้นที่ภาพใหญ่เท่าใด จุดโฟกัสก็ยิ่งกว้างขึ้นเท่านั้นเพื่อครอบคลุมพื้นที่ภาพทั้งหมด อย่างไรก็ตาม จุดโฟกัสที่เล็กกว่าจะให้ความคมชัดของภาพที่ดีกว่า ดังนั้นเมื่อสร้างภาพขนาดเล็ก จะใช้ไส้หลอดสั้นและอิเล็กตรอนจะถูกส่งไปยังพื้นที่เล็ก ๆ ของเป้าหมายขั้วบวก ทำให้เกิดจุดโฟกัสที่เล็กลง

ข้าว. 9 - หลอดเอ็กซ์เรย์พร้อมขั้วบวกนิ่ง
ข้าว. 10 - หลอดเอ็กซ์เรย์ที่มีแอโนดหมุน
ข้าว. 11 - อุปกรณ์หลอดเอ็กซ์เรย์ที่มีขั้วบวกหมุน
ข้าว. 12 เป็นไดอะแกรมของการก่อตัวของจุดโฟกัสที่แท้จริงและมีประสิทธิภาพ

รังสีเอกซ์มีบทบาทสำคัญในการศึกษาและการใช้ปรากฏการณ์ปรมาณูในทางปฏิบัติ ต้องขอบคุณการวิจัยของพวกเขา ทำให้มีการค้นพบมากมายและวิธีการวิเคราะห์สารได้รับการพัฒนา ซึ่งใช้ในด้านต่างๆ ที่นี่เราจะพิจารณารังสีเอกซ์ประเภทหนึ่ง - รังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะ

ลักษณะและคุณสมบัติของรังสีเอกซ์

การแผ่รังสีเอกซ์เป็นการเปลี่ยนแปลงความถี่สูงในสถานะของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายในอวกาศด้วยความเร็วประมาณ 300,000 กม. / วินาทีนั่นคือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในระดับของช่วงของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า รังสีเอกซ์จะอยู่ในช่วงความยาวคลื่นประมาณ 10 -8 ถึง 5∙10 -12 เมตร ซึ่งสั้นกว่าคลื่นแสงหลายระดับ สิ่งนี้สอดคล้องกับความถี่ตั้งแต่ 3 การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าค่อนข้างธรรมดาเนื่องจากการทับซ้อนกัน

คือปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคที่มีประจุเร่ง (อิเล็กตรอนพลังงานสูง) กับสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กและกับอะตอมของสสาร

โฟตอนเอ็กซ์เรย์มีลักษณะเฉพาะด้วยพลังงานสูงและพลังการทะลุทะลวงและไอออไนซ์สูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับรังสีเอกซ์แบบแข็งที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 1 นาโนเมตร (10 -9 ม.)

รังสีเอกซ์มีปฏิสัมพันธ์กับสสาร ทำให้อะตอมของไอออนแตกตัวเป็นไอออน ในกระบวนการของการดูดกลืนแสง (photoabsorption) และการกระเจิงที่ไม่ต่อเนื่องกัน (คอมป์ตัน) ในการดูดกลืนแสง โฟตอนเอ็กซ์เรย์ซึ่งถูกดูดกลืนโดยอิเล็กตรอนของอะตอม จะถ่ายเทพลังงานไปยังโฟตอน หากค่าของมันเกินกว่าพลังงานยึดเหนี่ยวของอิเล็กตรอนในอะตอม มันก็จะออกจากอะตอม การกระเจิงของคอมป์ตันเป็นลักษณะของโฟตอนเอ็กซ์เรย์ที่แข็งกว่า (มีพลัง) พลังงานส่วนหนึ่งของโฟตอนที่ถูกดูดซับถูกใช้ไปในการแตกตัวเป็นไอออน ในกรณีนี้ ในมุมหนึ่งไปยังทิศทางของโฟตอนหลัก โฟตอนรองจะถูกปล่อยออกมาด้วยความถี่ที่ต่ำกว่า

ประเภทของรังสีเอกซ์ เบรมสตราลุง

เพื่อให้ได้รังสีจะใช้ขวดสูญญากาศแก้วที่มีอิเล็กโทรดอยู่ภายใน ความต่างศักย์ระหว่างอิเล็กโทรดต้องสูงมาก - มากถึงหลายร้อยกิโลโวลต์ บนแคโทดทังสเตนที่ถูกทำให้ร้อนโดยกระแส การปล่อยความร้อนเกิดขึ้นนั่นคืออิเล็กตรอนจะถูกปล่อยออกมาซึ่งเร่งโดยความต่างศักย์ ระเบิดที่ขั้วบวก อันเป็นผลมาจากการมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมของแอโนด (บางครั้งเรียกว่าแอนติแคโทด) โฟตอนเอ็กซ์เรย์จึงเกิดขึ้น

ขึ้นอยู่กับกระบวนการที่นำไปสู่การกำเนิดของโฟตอน มีรังสีเอกซ์ประเภทต่างๆ เช่น bremsstrahlung และลักษณะเฉพาะ

อิเล็กตรอนสามารถพบกับแอโนดช้าลงนั่นคือสูญเสียพลังงานในสนามไฟฟ้าของอะตอม พลังงานนี้ถูกปล่อยออกมาในรูปของโฟตอนเอ็กซ์เรย์ รังสีดังกล่าวเรียกว่า bremsstrahlung

เป็นที่ชัดเจนว่าสภาพการเบรกจะแตกต่างกันไปสำหรับอิเลคตรอนแต่ละตัว ซึ่งหมายความว่าพลังงานจลน์ในปริมาณที่แตกต่างกันจะถูกแปลงเป็นรังสีเอกซ์ เป็นผลให้ bremsstrahlung รวมโฟตอนที่มีความถี่ต่างกันและตามความยาวคลื่น ดังนั้นสเปกตรัมของมันจึงต่อเนื่อง (ต่อเนื่อง) บางครั้งด้วยเหตุนี้จึงเรียกอีกอย่างว่ารังสีเอกซ์ "สีขาว"

พลังงานของโฟตอน bremsstrahlung ต้องไม่เกินพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่สร้างมันขึ้นมา ดังนั้นความถี่สูงสุด (และความยาวคลื่นที่เล็กที่สุด) ของ bremsstrahlung จะสอดคล้องกับค่าพลังงานจลน์ที่ใหญ่ที่สุดของอิเล็กตรอนที่ตกกระทบบนขั้วบวก หลังขึ้นอยู่กับความต่างศักย์ที่ใช้กับอิเล็กโทรด

มีเอ็กซ์เรย์อีกประเภทหนึ่งที่มาจากกระบวนการที่แตกต่างกัน การแผ่รังสีนี้เรียกว่าลักษณะเฉพาะและเราจะพูดถึงรายละเอียดเพิ่มเติม

วิธีการผลิตเอ็กซ์เรย์ที่มีลักษณะเฉพาะ

เมื่อไปถึงแอนติแคโทด อิเล็กตรอนเร็วสามารถทะลุเข้าไปในอะตอมและผลักอิเล็กตรอนออกจากออร์บิทัลล่างตัวใดตัวหนึ่ง นั่นคือ ถ่ายโอนพลังงานไปยังมันเพียงพอที่จะเอาชนะสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นได้ อย่างไรก็ตาม หากมีระดับพลังงานสูงกว่าที่ครอบครองโดยอิเล็กตรอนในอะตอม ที่ว่างจะไม่ว่างเปล่า

ต้องจำไว้ว่าโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมก็เหมือนกับระบบพลังงานอื่น ๆ ที่พยายามลดพลังงาน ตำแหน่งที่ว่างอันเป็นผลมาจากการน็อคเอาท์นั้นเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนจากระดับที่สูงกว่าหนึ่ง พลังงานของมันสูงขึ้น และเมื่ออยู่ในระดับที่ต่ำกว่า มันจะแผ่รังสีส่วนเกินออกมาในรูปของควอนตัมของรังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะ

โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมเป็นชุดของสถานะพลังงานที่เป็นไปได้ของอิเล็กตรอนที่ไม่ต่อเนื่อง ดังนั้นโฟตอนเอ็กซ์เรย์ที่ปล่อยออกมาในระหว่างการแทนที่ตำแหน่งว่างของอิเล็กตรอนจึงสามารถมีค่าพลังงานที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดเท่านั้นซึ่งสะท้อนถึงความแตกต่างของระดับ ด้วยเหตุนี้ การแผ่รังสีเอกซ์ในลักษณะเฉพาะจึงมีสเปกตรัมที่ไม่ต่อเนื่องกัน แต่เป็นประเภทของเส้น สเปกตรัมดังกล่าวทำให้สามารถระบุลักษณะของสารของแอโนดได้ จึงเป็นที่มาของชื่อรังสีเหล่านี้ เป็นเพราะความแตกต่างของสเปกตรัมที่ชัดเจนว่าเบรมสตราลุงและรังสีเอกซ์มีลักษณะเฉพาะอย่างไร

บางครั้งพลังงานส่วนเกินจะไม่ถูกปล่อยออกมาจากอะตอม แต่ถูกใช้ไปในการเคาะอิเล็กตรอนตัวที่สามออกมา กระบวนการนี้ - ที่เรียกว่าเอฟเฟกต์สว่าน - มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นเมื่อพลังงานจับอิเล็กตรอนไม่เกิน 1 keV พลังงานของอิเล็กตรอน Auger ที่ปล่อยออกมานั้นขึ้นอยู่กับโครงสร้างของระดับพลังงานของอะตอม ดังนั้นสเปกตรัมของอิเล็กตรอนดังกล่าวจึงไม่ต่อเนื่องกัน

มุมมองทั่วไปของสเปกตรัมลักษณะเฉพาะ

เส้นลักษณะแคบมีอยู่ในรูปแบบสเปกตรัมเอ็กซ์เรย์พร้อมกับสเปกตรัมเบรมสตราลุงแบบต่อเนื่อง หากเราแสดงสเปกตรัมเป็นพล็อตของความเข้มเทียบกับความยาวคลื่น (ความถี่) เราจะเห็นยอดแหลมที่ตำแหน่งของเส้น ตำแหน่งขึ้นอยู่กับวัสดุขั้วบวก ค่าสูงสุดเหล่านี้มีอยู่ที่ความต่างศักย์ใดๆ - หากมีรังสีเอกซ์ ก็จะมีพีคเสมอเช่นกัน ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นที่ขั้วไฟฟ้าของหลอด ความเข้มของการแผ่รังสีเอกซ์เรย์ทั้งแบบต่อเนื่องและแบบเฉพาะเจาะจงจะเพิ่มขึ้น แต่ตำแหน่งของยอดและอัตราส่วนของความเข้มจะไม่เปลี่ยนแปลง

พีคในสเปกตรัมเอ็กซ์เรย์มีรูปร่างเหมือนกันโดยไม่คำนึงถึงวัสดุของแอนติแคโทดที่ฉายรังสีโดยอิเล็กตรอน แต่สำหรับวัสดุที่แตกต่างกัน พวกมันจะอยู่ที่ความถี่ต่างกัน โดยจะรวมกันเป็นอนุกรมตามความใกล้เคียงของค่าความถี่ ระหว่างซีรีส์เอง ความแตกต่างของความถี่มีความสำคัญมากกว่ามาก รูปร่างของจุดสูงสุดไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่าวัสดุแอโนดเป็นตัวแทนขององค์ประกอบทางเคมีบริสุทธิ์หรือเป็นสารที่ซับซ้อนหรือไม่ ในกรณีหลังนี้ สเปกตรัมเอ็กซ์เรย์ที่มีลักษณะเฉพาะขององค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบจะซ้อนทับกันอย่างง่ายๆ

ด้วยการเพิ่มจำนวนอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี เส้นสเปกตรัมของรังสีเอกซ์ทั้งหมดจะเปลี่ยนไปสู่ความถี่ที่เพิ่มขึ้น สเปกตรัมยังคงรูปแบบอยู่

กฎของโมสลีย์

ปรากฏการณ์การเปลี่ยนแปลงสเปกตรัมของเส้นลักษณะเฉพาะถูกค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Henry Moseley ในปี 1913 ซึ่งช่วยให้เขาเชื่อมโยงความถี่สูงสุดของสเปกตรัมกับเลขลำดับขององค์ประกอบทางเคมีได้ ดังนั้นความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะจึงสามารถสัมพันธ์กับองค์ประกอบเฉพาะได้อย่างชัดเจน โดยทั่วไป กฎของโมสลีย์สามารถเขียนได้ดังนี้ √f = (Z - S n)/n√R โดยที่ f คือความถี่ Z คือเลขลำดับของธาตุ S n คือค่าคงที่การคัดกรอง n คือควอนตัมหลัก จำนวนและ R คือค่าคงที่ Rydberg ความสัมพันธ์นี้เป็นเส้นตรงและปรากฏบนไดอะแกรมของ Moseley เป็นชุดของเส้นตรงสำหรับแต่ละค่าของ n

ค่าของ n สอดคล้องกับชุดของพีคเอ็กซ์เรย์ที่มีลักษณะเฉพาะแต่ละชุด กฎของโมสลีย์อนุญาตให้กำหนดหมายเลขซีเรียลขององค์ประกอบทางเคมีที่ฉายรังสีโดยอิเล็กตรอนแข็งจากความยาวคลื่นที่วัดได้

โครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอนขององค์ประกอบทางเคมีเหมือนกัน สิ่งนี้แสดงให้เห็นโดยความซ้ำซากจำเจของการเปลี่ยนแปลงกะในสเปกตรัมลักษณะของรังสีเอกซ์ การเปลี่ยนความถี่ไม่ได้สะท้อนถึงโครงสร้าง แต่ความแตกต่างของพลังงานระหว่างเปลือกอิเล็กตรอน เฉพาะสำหรับแต่ละองค์ประกอบ

บทบาทของกฎของโมสลีย์ในฟิสิกส์ปรมาณู

มีความเบี่ยงเบนเล็กน้อยจากความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงที่แสดงออกโดยกฎของโมสลีย์ พวกมันเชื่อมต่อกันในประการแรกโดยมีลักษณะเฉพาะของลำดับการเติมของเปลือกอิเล็กตรอนในองค์ประกอบบางอย่างและประการที่สองด้วยผลกระทบเชิงสัมพันธ์ของการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในอะตอมหนัก นอกจากนี้ เมื่อจำนวนนิวตรอนในนิวเคลียสเปลี่ยนแปลง (ที่เรียกว่า isotopic shift) ตำแหน่งของเส้นสามารถเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ผลกระทบนี้ทำให้สามารถศึกษาโครงสร้างอะตอมโดยละเอียดได้

ความสำคัญของกฎของโมสลีย์นั้นยิ่งใหญ่มาก การประยุกต์ใช้ที่สอดคล้องกันกับองค์ประกอบของระบบเป็นระยะของ Mendeleev สร้างรูปแบบของการเพิ่มหมายเลขซีเรียลตามการเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ แต่ละครั้งในลักษณะสูงสุด สิ่งนี้มีส่วนทำให้เกิดความกระจ่างของคำถามเกี่ยวกับความหมายทางกายภาพของจำนวนองค์ประกอบลำดับ ค่า Z ไม่ได้เป็นเพียงตัวเลข แต่เป็นประจุไฟฟ้าบวกของนิวเคลียส ซึ่งเป็นผลรวมของประจุบวกในหน่วยของอนุภาคที่ประกอบกัน ตำแหน่งที่ถูกต้องขององค์ประกอบในตารางและการมีตำแหน่งว่างในนั้น (จากนั้นยังคงมีอยู่) ได้รับการยืนยันที่มีประสิทธิภาพ ความถูกต้องของกฎหมายเป็นระยะได้รับการพิสูจน์แล้ว

นอกจากนี้กฎของ Moseley ได้กลายเป็นพื้นฐานสำหรับการวิจัยเชิงทดลองทั้งหมดที่เกิดขึ้น - X-ray spectrometry

โครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม

ให้เรานึกสั้น ๆ ว่าอิเล็กตรอนถูกจัดเรียงอย่างไร ประกอบด้วย เปลือกซึ่งเขียนแทนด้วยตัวอักษร K, L, M, N, O, P, Q หรือตัวเลขตั้งแต่ 1 ถึง 7 อิเล็กตรอนภายในเปลือกมีลักษณะเป็นธาตุหลักเหมือนกัน หมายเลขควอนตัม n ซึ่งกำหนดค่าพลังงานที่เป็นไปได้ ในเปลือกชั้นนอก พลังงานของอิเล็กตรอนจะสูงขึ้น และศักย์อิออไนเซชันของอิเล็กตรอนภายนอกจะลดลงตามลำดับ

เชลล์ประกอบด้วยระดับย่อยตั้งแต่หนึ่งระดับขึ้นไป: s, p, d, f, g, h, i ในแต่ละเชลล์ จำนวนระดับย่อยจะเพิ่มขึ้นหนึ่งระดับเมื่อเทียบกับระดับก่อนหน้า จำนวนอิเล็กตรอนในแต่ละระดับย่อยและในแต่ละชั้นจะต้องไม่เกินค่าที่กำหนด พวกเขามีลักษณะเฉพาะนอกเหนือจากเลขควอนตัมหลักด้วยค่าเดียวกันของเมฆอิเล็กตรอนในวงโคจรที่กำหนดรูปร่าง ระดับย่อยจะติดป้ายกำกับด้วยเชลล์ที่เป็นเจ้าของ เช่น 2s, 4d และอื่นๆ

ระดับย่อยประกอบด้วยซึ่งถูกตั้งค่า นอกเหนือจากหลักและออร์บิทัลด้วยเลขควอนตัมอีกหนึ่งตัว - แม่เหล็ก ซึ่งกำหนดการฉายภาพของโมเมนตัมการโคจรของอิเล็กตรอนไปยังทิศทางของสนามแม่เหล็ก หนึ่งออร์บิทัลสามารถมีอิเล็กตรอนได้ไม่เกินสองตัวซึ่งแตกต่างกันในค่าของเลขควอนตัมที่สี่ - สปิน

ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมว่ารังสีเอกซ์มีลักษณะเฉพาะอย่างไร เนื่องจากแหล่งกำเนิดของการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทนี้มีความเกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นภายในอะตอม จึงสะดวกที่สุดที่จะอธิบายอย่างแม่นยำในการประมาณค่าทางอิเล็กทรอนิกส์

กลไกการสร้างลักษณะเฉพาะของรังสีเอกซ์

ดังนั้นสาเหตุของการแผ่รังสีนี้คือการก่อตัวของช่องว่างอิเล็กตรอนในเปลือกชั้นใน เนื่องจากการแทรกซึมของอิเล็กตรอนพลังงานสูงลึกเข้าไปในอะตอม ความน่าจะเป็นที่อิเล็กตรอนแข็งจะมีปฏิสัมพันธ์เพิ่มขึ้นตามความหนาแน่นของเมฆอิเล็กตรอน ดังนั้น การชนกันจึงมักเกิดขึ้นภายในเปลือกชั้นในที่อัดแน่นอย่างหนาแน่น เช่น K-shell ที่ต่ำที่สุด ที่นี่อะตอมถูกแตกตัวเป็นไอออน และเกิดช่องว่างในเปลือก 1s

ตำแหน่งว่างนี้เต็มไปด้วยอิเล็กตรอนจากเปลือกที่มีพลังงานสูงกว่า ซึ่งส่วนเกินจะถูกโฟตอนเอ็กซ์เรย์พัดพาไป อิเล็กตรอนนี้สามารถ "ตก" จากเปลือกที่สอง L จากเปลือกที่สาม M เป็นต้น นี่คือวิธีสร้างอนุกรมลักษณะเฉพาะ ในตัวอย่างนี้ ซีรีย์ K ตัวบ่งชี้ว่าอิเล็กตรอนที่เติมตำแหน่งว่างนั้นมาจากที่ใดในรูปแบบของดัชนีกรีกเมื่อกำหนดอนุกรม "อัลฟ่า" หมายความว่ามันมาจาก L-shell, "beta" - จาก M-shell ปัจจุบันมีแนวโน้มที่จะแทนที่ดัชนีตัวอักษรกรีกด้วยดัชนีละตินที่ใช้เพื่อกำหนดเปลือกหอย

ความเข้มของเส้นอัลฟาในอนุกรมนั้นสูงที่สุดเสมอ ซึ่งหมายความว่าความน่าจะเป็นที่จะเติมช่องว่างจากเปลือกข้างเคียงจะสูงที่สุด

ตอนนี้เราสามารถตอบคำถามได้ อะไรคือพลังงานสูงสุดของควอนตัมเอกซเรย์เฉพาะลักษณะเฉพาะ มันถูกกำหนดโดยความแตกต่างในค่าพลังงานของระดับระหว่างที่เกิดการเปลี่ยนแปลงของอิเล็กตรอนตามสูตร E \u003d E n 2 - E n 1 โดยที่ E n 2 และ E n 1 เป็นพลังงานของ สถานะทางอิเล็กทรอนิกส์ระหว่างที่เกิดการเปลี่ยนแปลง ค่าสูงสุดของพารามิเตอร์นี้มาจากการเปลี่ยนแปลงของซีรีย์ K จากระดับสูงสุดของอะตอมของธาตุหนักที่เป็นไปได้ แต่ความเข้มของเส้นเหล่านี้ (ความสูงสูงสุด) จะน้อยที่สุด เนื่องจากมีโอกาสน้อยที่สุด

ถ้าเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าไม่เพียงพอบนอิเล็กโทรด ฮาร์ดอิเล็กตรอนไม่สามารถไปถึงระดับ K ได้ ก็จะเกิดตำแหน่งว่างที่ระดับ L และเกิดซีรีย์ L ที่มีพลังน้อยกว่าและมีความยาวคลื่นที่ยาวกว่า ลำดับต่อมาเกิดในลักษณะที่คล้ายคลึงกัน

นอกจากนี้ เมื่อตำแหน่งว่างเต็มแล้ว ตำแหน่งใหม่จะปรากฏในเปลือกที่วางซ้อนซึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงทางอิเล็กทรอนิกส์ สิ่งนี้สร้างเงื่อนไขสำหรับการสร้างชุดต่อไป ตำแหน่งงานว่างทางอิเล็กทรอนิกส์จะเลื่อนสูงขึ้นจากระดับหนึ่งไปอีกระดับ และอะตอมจะปล่อยชุดสเปกตรัมที่มีลักษณะเฉพาะออกมาเป็นลำดับ ขณะที่ยังคงแตกตัวเป็นไอออน

โครงสร้างที่ดีของสเปกตรัมลักษณะเฉพาะ

สเปกตรัม X-ray ของอะตอมของรังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยโครงสร้างที่ละเอียด ซึ่งแสดงออกในการแบ่งเส้นเหมือนในสเปกตรัมออปติคอล

โครงสร้างที่ละเอียดนั้นเกิดจากการที่ระดับพลังงาน - เปลือกอิเล็กตรอน - เป็นชุดของส่วนประกอบที่อยู่ใกล้เคียงกัน - เปลือกย่อย ในการอธิบายลักษณะเฉพาะของเปลือกย่อย จะมีการแนะนำหมายเลขควอนตัมภายใน j ซึ่งสะท้อนปฏิสัมพันธ์ของโมเมนต์แม่เหล็กที่แท้จริงและในวงโคจรของอิเล็กตรอน

ในการเชื่อมต่อกับอิทธิพลของปฏิสัมพันธ์ระหว่างวงโคจรกับสปิน โครงสร้างพลังงานของอะตอมจะซับซ้อนมากขึ้น และด้วยเหตุนี้ การแผ่รังสีเอ็กซ์เรย์ที่มีลักษณะเฉพาะจึงมีสเปกตรัมที่มีลักษณะเฉพาะด้วยเส้นแบ่งที่มีองค์ประกอบที่เว้นระยะใกล้กันมาก

องค์ประกอบโครงสร้างที่ดีมักจะแสดงด้วยดัชนีดิจิทัลเพิ่มเติม

ลักษณะการแผ่รังสีเอกซ์เรย์มีลักษณะเฉพาะที่สะท้อนในโครงสร้างที่ละเอียดของสเปกตรัมเท่านั้น การเปลี่ยนผ่านของอิเล็กตรอนไปเป็นระดับพลังงานต่ำสุดไม่ได้เกิดขึ้นจาก subshell ล่างของระดับที่วางอยู่ เหตุการณ์ดังกล่าวมีความเป็นไปได้เล็กน้อย

การใช้รังสีเอกซ์ในสเปกโตรเมทรี

การแผ่รังสีนี้ เนื่องจากคุณลักษณะของมันอธิบายไว้โดยกฎของโมสลีย์ อาศัยวิธีเอ็กซ์เรย์สเปกตรัมต่างๆ สำหรับการวิเคราะห์สารต่างๆ เมื่อวิเคราะห์สเปกตรัมของรังสีเอกซ์ จะใช้การเลี้ยวเบนของรังสีด้วยผลึก (วิธีกระจายคลื่น) หรือเครื่องตรวจจับที่ไวต่อพลังงานของโฟตอนเอ็กซ์เรย์ที่ถูกดูดกลืน (วิธีกระจายพลังงาน) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนส่วนใหญ่มีอุปกรณ์แนบ X-ray spectrometry บางรูปแบบ

Wave-dispersive spectrometry มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ ด้วยความช่วยเหลือของตัวกรองพิเศษ จุดสูงสุดที่เข้มข้นที่สุดในสเปกตรัมจะถูกเลือก ซึ่งทำให้สามารถรับรังสีเอกรงค์เกือบเท่าที่มีความถี่ที่ทราบได้อย่างแม่นยำ วัสดุแอโนดได้รับการคัดเลือกอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าได้ลำแสงสีเดียวของความถี่ที่ต้องการ การเลี้ยวเบนบนโครงผลึกของสารที่ศึกษาทำให้สามารถศึกษาโครงสร้างของโครงตาข่ายได้อย่างแม่นยำ วิธีนี้ใช้ในการศึกษา DNA และโมเลกุลที่ซับซ้อนอื่นๆ ด้วย

คุณลักษณะหนึ่งของรังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะถูกนำมาพิจารณาด้วยในแกมมาสเปกโตรเมทรีด้วย นี่คือความเข้มสูงของพีคที่มีลักษณะเฉพาะ สเปกโตรมิเตอร์แกมมาใช้การบังตะกั่วจากรังสีพื้นหลังภายนอกที่รบกวนการวัด แต่สารตะกั่วที่ดูดซับรังสีแกมมานั้นประสบกับการแตกตัวเป็นไอออนภายใน ซึ่งเป็นผลมาจากการที่มันปล่อยรังสีออกมาอย่างแข็งขันในช่วงรังสีเอกซ์ การป้องกันแคดเมียมเพิ่มเติมใช้เพื่อดูดซับจุดสูงสุดที่รุนแรงของรังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะจากตะกั่ว ในทางกลับกัน มันถูกทำให้แตกตัวเป็นไอออนและปล่อยรังสีเอกซ์ออกมาด้วย ในการทำให้ยอดที่มีลักษณะเฉพาะของแคดเมียมเป็นกลางนั้น จะใช้ชั้นป้องกันที่สาม - ทองแดง ซึ่งค่าสูงสุดของรังสีเอกซ์ซึ่งอยู่นอกช่วงความถี่ในการทำงานของแกมมาสเปกโตรมิเตอร์

Spectrometry ใช้ทั้ง bremsstrahlung และ X-rays ที่มีลักษณะเฉพาะ ดังนั้นในการวิเคราะห์สารจึงมีการศึกษาสเปกตรัมการดูดกลืนของรังสีเอกซ์ต่อเนื่องโดยสารต่างๆ

รังสีเอกซ์ (มีความหมายเหมือนกันกับรังสีเอกซ์) มีความยาวคลื่นที่หลากหลาย (ตั้งแต่ 8·10 -6 ถึง 10 -12 ซม.) รังสีเอกซ์เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคที่มีประจุซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นอิเล็กตรอนชะลอตัวลงในสนามไฟฟ้าของอะตอมของสาร ควอนตั้มที่ได้จะมีพลังงานต่างกันและสร้างสเปกตรัมที่ต่อเนื่องกัน พลังงานโฟตอนสูงสุดในสเปกตรัมนั้นเท่ากับพลังงานของอิเล็กตรอนตกกระทบ ใน (ดู) พลังงานสูงสุดของรังสีเอกซ์ที่แสดงเป็นกิโลอิเล็กตรอน-โวลต์ มีค่าเท่ากับตัวเลขของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับหลอด แสดงเป็นกิโลโวลต์ เมื่อผ่านสาร รังสีเอกซ์จะทำปฏิกิริยากับอิเล็กตรอนของอะตอม สำหรับควอนตัมเอ็กซ์เรย์ที่มีพลังงานสูงถึง 100 keV ปฏิกิริยาประเภทที่มีลักษณะเฉพาะมากที่สุดคือเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริก อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ดังกล่าว พลังงานควอนตัมถูกใช้ไปจนหมดในการดึงอิเล็กตรอนออกจากเปลือกอะตอมและให้พลังงานจลน์แก่อิเล็กตรอน ด้วยการเพิ่มพลังงานของควอนตัม X-ray ความน่าจะเป็นของผลกระทบของโฟโตอิเล็กทริกลดลงและกระบวนการของการกระเจิงของควอนตัมบนอิเล็กตรอนอิสระที่เรียกว่าเอฟเฟกต์คอมป์ตันจะกลายเป็นเด่น อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ดังกล่าวทำให้เกิดอิเล็กตรอนทุติยภูมิและนอกจากนี้ควอนตัมก็บินออกไปด้วยพลังงานที่ต่ำกว่าพลังงานของควอนตัมปฐมภูมิ หากพลังงานของรังสีเอกซ์ควอนตัมเกินหนึ่งเมกะอิเล็กตรอนโวลต์ จะเกิดปรากฏการณ์การจับคู่ที่เรียกว่าอาจเกิดขึ้น ซึ่งอิเล็กตรอนและโพซิตรอนจะก่อตัวขึ้น (ดู) ดังนั้น เมื่อผ่านสาร พลังงานของรังสีเอกซ์จะลดลง กล่าวคือ ความเข้มของรังสีจะลดลง เนื่องจากในกรณีนี้ควอนต้าพลังงานต่ำมีแนวโน้มที่จะถูกดูดซับมากกว่า รังสีเอกซ์จึงเสริมด้วยควอนตาที่มีพลังงานสูงกว่า คุณสมบัติของรังสีเอกซ์นี้ใช้เพื่อเพิ่มพลังงานเฉลี่ยของควอนตา นั่นคือ เพื่อเพิ่มความแข็งแกร่ง การเพิ่มความแข็งของรังสีเอกซ์ทำได้โดยใช้ฟิลเตอร์พิเศษ (ดู) รังสีเอกซ์ใช้สำหรับการวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์ (ดู) และ (ดู) ดูเพิ่มเติมที่การแผ่รังสีไอออไนซ์

รังสีเอกซ์ (คำพ้องความหมาย: x-rays, x-rays) - รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าควอนตัมที่มีความยาวคลื่น 250 ถึง 0.025 A (หรือพลังงานควอนตัมตั้งแต่ 5 10 -2 ถึง 5 10 2 keV) ในปี 1895 มันถูกค้นพบโดย V.K. Roentgen บริเวณสเปกตรัมของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่ติดกับรังสีเอกซ์ซึ่งมีพลังงานควอนตัมเกิน 500 keV เรียกว่ารังสีแกมมา (ดู) รังสีซึ่งมีควอนตัมพลังงานต่ำกว่า 0.05 keV คือรังสีอัลตราไวโอเลต (ดู)

ดังนั้นการเป็นตัวแทนของสเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีขนาดค่อนข้างน้อยซึ่งรวมถึงคลื่นวิทยุและแสงที่มองเห็นได้รังสีเอกซ์เช่นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าใด ๆ แพร่กระจายด้วยความเร็วแสง (ประมาณ 300,000 km / s ในสุญญากาศ ) และมีลักษณะเฉพาะด้วยความยาวคลื่น λ ( ระยะทางที่แผ่รังสีในช่วงหนึ่งของการสั่น). รังสีเอกซ์ยังมีสมบัติคลื่นอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง (การหักเห การรบกวน การเลี้ยวเบน) แต่การสังเกตสังเกตได้ยากกว่าการแผ่รังสีความยาวคลื่นที่ยาวกว่า: แสงที่มองเห็นได้ คลื่นวิทยุ

X-ray spectra: a1 - สเปกตรัม bremsstrahlung ต่อเนื่องที่ 310 kV; a - สเปกตรัม bremsstrahlung ต่อเนื่องที่ 250 kV, a1 - กรองสเปกตรัมโดย 1 mm Cu, a2 - สเปกตรัมกรองโดย 2 mm Cu, b - K-series ของสายทังสเตน

ในการสร้างรังสีเอกซ์จะใช้หลอดเอ็กซ์เรย์ (ดู) ซึ่งการแผ่รังสีเกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนเร็วมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมของสารแอโนด เอ็กซ์เรย์มีสองประเภท: bremsstrahlung และลักษณะเฉพาะ การแผ่รังสีเอกซ์ Bremsstrahlung ซึ่งมีสเปกตรัมต่อเนื่องนั้นคล้ายกับแสงสีขาวธรรมดา การกระจายของความเข้มขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น (รูป) แสดงด้วยเส้นโค้งที่มีค่าสูงสุด ในทิศทางของคลื่นยาว เส้นโค้งค่อยๆ ตกลงมา และในทิศทางของคลื่นสั้น มันจะสูงชันและแตกออกที่ความยาวคลื่นหนึ่ง (λ0) เรียกว่าขอบเขตความยาวคลื่นสั้นของสเปกตรัมต่อเนื่อง ค่าของ λ0 แปรผกผันกับแรงดันไฟบนท่อ Bremsstrahlung เกิดขึ้นจากปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนเร็วกับนิวเคลียสของอะตอม ความเข้มของเบรมสตราลุงเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแรงของกระแสแอโนด กำลังสองของแรงดันหลอด และเลขอะตอม (Z) ของวัสดุแอโนด

หากพลังงานของอิเล็กตรอนเร่งในหลอดเอ็กซ์เรย์เกินค่าวิกฤตสำหรับสารแอโนด (พลังงานนี้ถูกกำหนดโดยแรงดันไฟฟ้าของหลอด Vcr ซึ่งมีความสำคัญสำหรับสารนี้) การแผ่รังสีลักษณะเฉพาะจะเกิดขึ้น สเปกตรัมที่มีลักษณะเฉพาะคือ เส้น เส้นสเปกตรัมของมันเป็นอนุกรม แทนด้วยตัวอักษร K, L, M, N

ซีรีส์ K คือความยาวคลื่นที่สั้นที่สุด ซีรีส์ L มีความยาวคลื่นที่ยาวกว่า ซีรีส์ M และ N สังเกตพบในองค์ประกอบหนักเท่านั้น (Vcr ของทังสเตนสำหรับซีรีส์ K คือ 69.3 kv สำหรับซีรีส์ L - 12.1 kv) ลักษณะการแผ่รังสีเกิดขึ้นดังนี้ อิเล็กตรอนเร็วเคาะอิเล็กตรอนอะตอมออกจากเปลือกชั้นใน อะตอมตื่นเต้นแล้วกลับสู่สภาพพื้นดิน ในกรณีนี้ อิเล็กตรอนจากเปลือกนอกที่มีขอบเขตน้อยกว่าจะเติมช่องว่างที่ว่างในเปลือกชั้นใน และโฟตอนของการแผ่รังสีลักษณะเฉพาะด้วยพลังงานเท่ากับความแตกต่างระหว่างพลังงานของอะตอมในสถานะตื่นเต้นและสถานะพื้นดิน ความแตกต่างนี้ (และด้วยเหตุนี้พลังงานของโฟตอน) จึงมีค่าเฉพาะ คุณลักษณะของแต่ละองค์ประกอบ ปรากฏการณ์นี้รองรับการวิเคราะห์สเปกตรัมด้วยรังสีเอกซ์ขององค์ประกอบ รูปแสดงเส้นสเปกตรัมของทังสเตนตัดกับพื้นหลังของสเปกตรัมต่อเนื่องของเบรมสตราลุง

พลังงานของอิเล็กตรอนที่เร่งความเร็วในหลอดเอ็กซ์เรย์จะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนเกือบทั้งหมด (ในกรณีนี้ขั้วบวกจะถูกทำให้ร้อนอย่างแรง) เฉพาะส่วนที่ไม่สำคัญ (ประมาณ 1% ที่แรงดันไฟฟ้าใกล้ 100 kV) เท่านั้นที่จะถูกแปลงเป็นพลังงานเบรมสตราลุง .

การใช้รังสีเอกซ์ในการแพทย์เป็นไปตามกฎการดูดซึมของรังสีเอกซ์โดยสสาร การดูดกลืนรังสีเอกซ์ไม่ขึ้นกับคุณสมบัติทางแสงของวัสดุดูดซับอย่างสมบูรณ์ กระจกตะกั่วไม่มีสีและโปร่งใสซึ่งใช้ปกป้องบุคลากรในห้องเอ็กซเรย์ดูดกลืนรังสีเอกซ์เกือบทั้งหมด ในทางตรงกันข้าม แผ่นกระดาษที่ไม่โปร่งใสต่อแสงจะไม่ทำให้รังสีเอกซ์อ่อนลง

ความเข้มของลำแสงเอกซเรย์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน (เช่น ความยาวคลื่นที่แน่นอน) เมื่อผ่านชั้นดูดซับ จะลดลงตามกฎเลขชี้กำลัง (e-x) โดยที่ e เป็นฐานของลอการิทึมธรรมชาติ (2.718) และเลขชี้กำลัง x เท่ากับผลคูณของค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนมวล (μ / p) cm 2 /g ต่อความหนาของตัวดูดซับในหน่วย g / cm 2 (ในที่นี้ p คือความหนาแน่นของสารในหน่วย g / cm 3) รังสีเอกซ์ถูกทำให้อ่อนลงโดยทั้งการกระเจิงและการดูดกลืน ดังนั้น ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนมวลคือผลรวมของการดูดกลืนมวลและสัมประสิทธิ์การกระเจิง ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนมวลจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วโดยการเพิ่มเลขอะตอม (Z) ของตัวดูดซับ (สัดส่วนกับ Z3 หรือ Z5) และด้วยความยาวคลื่นที่เพิ่มขึ้น (สัดส่วนถึง λ3) การพึ่งพาความยาวคลื่นนี้สังเกตได้ภายในแถบดูดกลืนที่ขอบเขตที่สัมประสิทธิ์แสดงการกระโดด

ค่าสัมประสิทธิ์การกระเจิงมวลจะเพิ่มขึ้นตามเลขอะตอมของสารที่เพิ่มขึ้น สำหรับ λ≥0,3Å สัมประสิทธิ์การกระเจิงไม่ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น สำหรับ λ<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.

การลดลงของค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนและการกระเจิงที่ความยาวคลื่นลดลงทำให้พลังการทะลุทะลวงของรังสีเอกซ์เพิ่มขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซึมมวลของกระดูก [การดูดซึมส่วนใหญ่เกิดจาก Ca 3 (PO 4) 2 ] มากกว่าเนื้อเยื่ออ่อนเกือบ 70 เท่า ซึ่งการดูดซึมส่วนใหญ่เกิดจากน้ำ สิ่งนี้อธิบายได้ว่าทำไมเงาของกระดูกจึงโดดเด่นอย่างมากในการถ่ายภาพรังสีเทียบกับพื้นหลังของเนื้อเยื่ออ่อน

การแพร่กระจายของรังสีเอกซ์ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันผ่านตัวกลางใด ๆ พร้อมกับความเข้มที่ลดลงจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบสเปกตรัมการเปลี่ยนแปลงคุณภาพของรังสี: ส่วนคลื่นยาวของสเปกตรัมถูกดูดซับไป ขอบเขตที่มากกว่าส่วนคลื่นสั้น การแผ่รังสีจะมีความสม่ำเสมอมากขึ้น การกรองส่วนความยาวคลื่นยาวของสเปกตรัมออกทำให้สามารถปรับปรุงอัตราส่วนระหว่างปริมาณรังสีที่ลึกและพื้นผิวในระหว่างการบำบัดด้วยเอ็กซ์เรย์ของจุดโฟกัสที่อยู่ลึกลงไปในร่างกายมนุษย์ (ดูตัวกรองรังสีเอกซ์) เพื่อกำหนดลักษณะคุณภาพของลำแสงเอ็กซ์เรย์ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน แนวคิดของ "half attenuation layer (L)" ถูกนำมาใช้ ซึ่งเป็นชั้นของสารที่ทำให้การแผ่รังสีลดลงครึ่งหนึ่ง ความหนาของชั้นนี้ขึ้นอยู่กับแรงดันของท่อ ความหนา และวัสดุของตัวกรอง กระดาษแก้ว (สูงถึง 12 keV) อะลูมิเนียม (20–100 keV) ทองแดง (60–300 keV) ตะกั่วและทองแดง (>300 keV) ใช้สำหรับวัดชั้นการลดทอนครึ่งหนึ่ง สำหรับรังสีเอกซ์ที่สร้างขึ้นที่แรงดันไฟฟ้า 80-120 kV ทองแดง 1 มม. เทียบเท่ากับความสามารถในการกรองอะลูมิเนียม 26 มม. ตะกั่ว 1 มม. เทียบเท่าอะลูมิเนียม 50.9 มม.

การดูดกลืนและการกระเจิงของรังสีเอกซ์เกิดจากคุณสมบัติทางร่างกาย รังสีเอกซ์มีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมเป็นกระแสของเม็ดโลหิต (อนุภาค) - โฟตอนซึ่งแต่ละอันมีพลังงานบางอย่าง (สัดส่วนผกผันกับความยาวคลื่นรังสีเอกซ์) ช่วงพลังงานของโฟตอนเอ็กซ์เรย์คือ 0.05-500 keV

การดูดกลืนรังสีเอกซ์เป็นผลมาจากโฟโตอิเล็กทริก: การดูดกลืนโฟตอนโดยเปลือกอิเล็กตรอนจะมาพร้อมกับการปล่อยอิเล็กตรอน อะตอมตื่นเต้นและกลับสู่สถานะพื้นดินปล่อยรังสีลักษณะเฉพาะ โฟโตอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจะนำพลังงานทั้งหมดของโฟตอนออกไป (ลบด้วยพลังงานยึดเหนี่ยวของอิเล็กตรอนในอะตอม)

การกระเจิงของรังสีเอกซ์เกิดจากอิเล็กตรอนของตัวกลางที่กระเจิง มีการกระเจิงแบบคลาสสิก (ความยาวคลื่นของรังสีไม่เปลี่ยนแปลง แต่ทิศทางของการแพร่กระจายเปลี่ยนแปลง) และการกระเจิงเมื่อเปลี่ยนความยาวคลื่น - เอฟเฟกต์คอมป์ตัน (ความยาวคลื่นของรังสีที่กระเจิงมากกว่าเหตุการณ์หนึ่ง) ในกรณีหลัง โฟตอนมีพฤติกรรมเหมือนลูกบอลเคลื่อนที่ และโฟตอนกระเจิงเกิดขึ้นตามการแสดงออกที่เป็นรูปเป็นร่างของ Comnton เช่นการเล่นบิลเลียดกับโฟตอนและอิเล็กตรอน: การชนกับอิเล็กตรอน โฟตอนจะถ่ายเทพลังงานบางส่วนไป และกระจายซึ่งมีพลังงานน้อยกว่า (ตามลำดับความยาวคลื่นของรังสีที่กระเจิงจะเพิ่มขึ้น) อิเล็กตรอนจะบินออกจากอะตอมด้วยพลังงานหดตัว (อิเล็กตรอนเหล่านี้เรียกว่าอิเล็กตรอนคอมป์ตันหรืออิเล็กตรอนหดตัว) การดูดกลืนพลังงานเอ็กซ์เรย์เกิดขึ้นระหว่างการก่อตัวของอิเล็กตรอนทุติยภูมิ (คอมป์ตันและโฟโตอิเล็กตรอน) และการถ่ายโอนพลังงานไปยังพวกมัน พลังงานของรังสีเอกซ์ที่ถ่ายโอนไปยังมวลหน่วยของสารเป็นตัวกำหนดปริมาณรังสีเอกซ์ที่ดูดซึม หน่วยของขนาดยานี้ 1 rad สอดคล้องกับ 100 เอิร์ก/กรัม เนื่องจากพลังงานที่ดูดซับในสารของตัวดูดซับ กระบวนการรองจำนวนหนึ่งจึงเกิดขึ้นซึ่งมีความสำคัญสำหรับการวัดปริมาณรังสีเอ็กซ์เรย์ เนื่องจากเป็นกระบวนการที่ใช้วิธีการวัดด้วยรังสีเอ็กซ์ (ดู Dosimetry)

ก๊าซทั้งหมดและของเหลวจำนวนมาก เซมิคอนดักเตอร์ และไดอิเล็กทริก ภายใต้การกระทำของรังสีเอกซ์ จะเพิ่มการนำไฟฟ้า วัสดุฉนวนที่ดีที่สุด พบการนำไฟฟ้า ได้แก่ พาราฟิน ไมกา ยาง อำพัน การเปลี่ยนแปลงของการนำไฟฟ้าเกิดจากการแตกตัวเป็นไอออนของตัวกลาง กล่าวคือ การแยกโมเลกุลที่เป็นกลางออกเป็นไอออนบวกและประจุลบ (อิออไนเซชันถูกผลิตโดยอิเล็กตรอนทุติยภูมิ) ไอออนไนซ์ในอากาศใช้เพื่อกำหนดปริมาณรังสีเอ็กซ์เรย์ที่สัมผัสได้ (ปริมาณในอากาศ) ซึ่งวัดเป็นเรินต์เกน (ดู ปริมาณการแผ่รังสีไอออไนซ์) ที่ขนาด 1 r ปริมาณที่ดูดซึมในอากาศคือ 0.88 rad

ภายใต้การกระทำของรังสีเอกซ์ซึ่งเป็นผลมาจากการกระตุ้นโมเลกุลของสาร (และในระหว่างการรวมตัวกันของไอออน) ในหลายกรณีสารเรืองแสงที่มองเห็นได้จะตื่นเต้น ที่ความเข้มสูงของรังสีเอกซ์ จะสังเกตเห็นการเรืองแสงของอากาศ กระดาษ พาราฟิน ฯลฯ ที่มองเห็นได้ (ยกเว้นโลหะ) ผลผลิตสูงสุดของแสงที่มองเห็นได้จากสารเรืองแสงที่เป็นผลึก เช่น Zn·CdS·Ag-ฟอสฟอรัส และอื่นๆ ที่ใช้สำหรับสกรีนในหลอดฟลูออโรสโคปี

ภายใต้การกระทำของรังสีเอกซ์ กระบวนการทางเคมีต่างๆ สามารถเกิดขึ้นได้ในสารเช่น การสลายตัวของซิลเวอร์เฮไลด์ (เอฟเฟกต์ภาพถ่ายที่ใช้ในรังสีเอกซ์) การสลายตัวของน้ำและสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในน้ำ การเปลี่ยนแปลงใน คุณสมบัติของเซลลูลอยด์ (ขุ่นและปล่อยการบูร), พาราฟิน (ขุ่นและฟอกขาว).

ผลจากการแปลงโดยสมบูรณ์ พลังงานเอ็กซ์เรย์ทั้งหมดที่ถูกดูดซับโดยสารเฉื่อยทางเคมีจะถูกแปลงเป็นความร้อน การวัดความร้อนปริมาณเล็กน้อยต้องใช้วิธีการที่ละเอียดอ่อนสูง แต่เป็นวิธีหลักในการตรวจวัดรังสีเอกซ์แบบสัมบูรณ์

ผลกระทบทางชีวภาพทุติยภูมิจากการได้รับรังสีเอกซ์เป็นพื้นฐานของการรักษาด้วยรังสีทางการแพทย์ (ดู) รังสีเอกซ์ซึ่งมีควอนตาคือ 6-16 keV (ความยาวคลื่นที่มีประสิทธิภาพตั้งแต่ 2 ถึง 5 Å) ถูกดูดซึมโดยผิวหนังของเนื้อเยื่อของร่างกายมนุษย์เกือบทั้งหมด พวกมันถูกเรียกว่า boundary ray หรือบางครั้ง กระเบนบัคคา (ดู กระเบนบัคคา) สำหรับการบำบัดด้วย X-ray ระดับลึก จะใช้รังสีกรองแบบแข็งที่มีควอนตัมพลังงานที่มีประสิทธิภาพตั้งแต่ 100 ถึง 300 keV

ผลกระทบทางชีวภาพของรังสีเอกซ์ควรนำมาพิจารณาไม่เพียง แต่ในการบำบัดด้วยรังสีเอกซ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์ตลอดจนในกรณีอื่น ๆ ของการสัมผัสกับรังสีเอกซ์ที่ต้องใช้การป้องกันรังสี ( ดู).