1

รังสีเอกซ (X-ray)

Wilhelm Conrad Röntgen

"in recognition of the extraordinary services he has rendered by the discovery of the remarkable rays subsequently named after him"Nobel Prize in Physics 1901

X-rays were discovered in 1895 by Wilhelm Conrad Röntgen

2

การคนพบรังสีเอกซ

ป 1895 เรินตเกน ไดทําการทดลองศึกษา ความทึบแสงของแผนกระดาษในหองมืด โดยใชกระดาษดาํคลุมหลอดรังสีแคโทดพบวา แรแบเรียมแพลทิโนไซยาไนด ที่วางหางจากหลอดรังสีแคโทดประมาณหนึ่งเมตร มีแสงเรืองเกิดขึน้รังสีแคโทดไมสามารถทําใหกอนนี้แรเรืองแสงไดเรินตเกนสรุปวา รังสีที่ทําใหแรนี้เรืองแสงตองมาจากหลอดรังสีแคโทด และมีอํานาจทะลุผานสูงจนสามารถผานกระดาษดําไปยังกอนแรได เรียกวา รังสีเอกซ (X-ray)

3

คุณสมบัติของรังสีเอกซ

รังสีเอกซมีความยาวคลื่นระหวาง 0.001 – 10 nm มีพลังงานสูงรังสีเอกซไมเบี่ยงเบนในสนามแมเหล็กและสนามไฟฟา ไมมีประจุรังสีเอกซสามารถทะลุผานวัตถทุี่ไมหนามาก และมีความหนาแนนนอยได

Hand mit Ringen (Hand with Rings): print of Wilhelm Röntgen's first "medical" X-ray, of his wife's hand,

taken on 22 December 1895.

คําถาม รังสีเอกซเปนคลื่นหรืออนุภาค ?

4

การเกิดรังสีเอกซ

5

รังสีเอกซตอเนื่อง (Continuous X-ray)

รังสีเอกซตอเนื่อง เกิดจากอิเล็กตรอนวิ่งผานใกลนิวเคลียส ทําใหเกิดการเปลี่ยนแปลงความเร็วอยางรวดเร็ว จึงปลดปลอยคลื่นแมเหล็กไฟฟาในยานรังสีเอกซออกมา

6

รังสีเอกซตอเนื่อง (ตอ)

คําถาม เพราะเหตุใด รังสีเอกซตอเนื่องจงึใหสเปกตรัมแบบตอเนื่องคําถาม พลังงานจลนของอิเล็กตรอนเกีย่วของกับความยาวคลื่นต่าํสุดของรังสีเอกซอยางไร

20

12mv eV=

min0

hceV

λ =

7

รังสีเอกซเฉพาะตัว (Characteristic x-ray)

รังสีเอกซเฉพาะตัว เกิดจากอิเล็กตรอนพลังงานสูงเขาไปชนกับอิเล็กตรอนวงโคจรชั้นในของอะตอมที่เปนเปา ทําใหอิเล็กตรอนนั้นหลุดออก อิเล็กตรอนวงโคจรชั้นถัดออกมาจะเขามาแทนที่ พรอมทั้งปลอยคลื่นแมเหล็กไฟฟาในยานรังสีเอกซ

ni nfE E E= −

8

รังสีเอกซเฉพาะตัว (ตอ)

n = 1n = 3

n = 1n = 2

9

เลขควอนตัม (Quantum number)

The principal quantum number n denotes the shell K, L, M etc.The orbital angular quantum number l denotes the orbital s, p, d etc. (0 ≤ l ≤ n-1)The magnetic quantum number m takes the value -l ≤ m ≤ lThe spin quantum number s takes the value ±1/2The total angular quantum number j takes the values j = l + s

10

รังสีเอกซเฉพาะตัว (ตอ)

selection rules:∆n ≥ 1 , ∆l = ±1 , ∆j = 0 ±1

11

ประโยชนและโทษของรังสีเอกซ

ประโยชน เชน ใชในการวินิจฉัยโรค การตรวจหาอาวุธปน ฯลฯโทษ เชน ทําลายเซลลเนื้อเยือ่ ทําใหเกิดมะเร็ง ฯลฯนักวิทยาศาสตรใชรังสีเอกซในการศึกษาโครงสรางผลึกของสารตางๆนักดาราศาสตรใชรังสีเอกซในการสํารวจอวกาศ

12

การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซบนฟลม

ค.ศ. 1912 เลาอีไดทดลองฉายรังสีเอกซเขาไปในผลึกของ ZnS และ NaCl ปรากฏผลดังรูป

13

การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ

คําถาม รังสีเอกซสามารถใชศึกษาโครงสรางผลึกไดอยางไร

14

การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ (ตอ)

λθ ndhkl =sin2 Bragg’s law

15

ตัวอยาง

หลอดรังสีเอกซ ที่มีความตางศักยไฟฟาระหวางขั้วทั้งสอง 1.24 x 104 V จะผลิตรังสีเอกซที่มีความยาวคลื่นต่าํสุดเทาใด (0.1 nm)