Разгадана тайна рентгеновского излучения

Physical Review Letters: объяснено ускорение электронов при генерации рентгена

Александр Еникеев (Редактор отдела «Наука и техника»)

Ученые из Университета штата Пенсильвания разгадали тайну механизма рентгеновского излучения. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

В экспериментах, где электроны ускоряются между двумя электродами через газ или вакуум, наблюдалась энергия электронов, в два-три раза превышающая значение, соответствующее приложенному напряжению. Это явление, ранее необъяснимое, вызвано процессом энергетической обратной связи, который приводит к накоплению избыточной энергии.

Исследователи применили моделирование для анализа взаимодействий между электронами и рентгеновскими фотонами, которые генерируются при столкновении электронов с поверхностью электрода. Часть фотонов распространяется назад, вызывая выброс новых электронов с дополнительной энергией. Этот цикл повторяется, усиливая эффект, что и объясняет превышение энергии.

Анализ показал, что форма и материал электродов значительно влияют на интенсивность явления. Максимальный эффект наблюдается при использовании плоских электродов с большой площадью взаимодействия, тогда как игольчатые электроды, имеющие меньшую поверхность, минимизируют энергию электронов. Это связано с оптимизацией взаимодействий между фотонами и электронами.

Результаты исследования могут стимулировать новые исследования по производству энергичных электронов из твердых материалов, потенциально делая рентгеновские аппараты более быстрыми, легкими и компактными.