Тормозное излучение

Тормозное излучение Тормозное излучение Электромагнитное излучение, возникающее при торможении заряженных частиц.   Движущаяся частица теряет кинетическую энергию, преобразуя её в излучение.   […]

Тормозное излучение

  • Тормозное излучение

    • Электромагнитное излучение, возникающее при торможении заряженных частиц.  
    • Движущаяся частица теряет кинетическую энергию, преобразуя её в излучение.  
    • Тормозное излучение имеет непрерывный спектр и становится более интенсивным с увеличением энергии частиц.  
  • Классическое описание

    • Общая излучаемая мощность зависит от заряда частицы, её скорости и ускорения.  
    • В случае параллельного ускорения мощность пропорциональна γ^6, а в случае перпендикулярного ускорения — γ^4.  
    • Электроны теряют энергию быстрее, чем более тяжелые заряженные частицы.  
  • Угловое распределение

    • Мощность излучения зависит от угла наклона частицы к наблюдателю.  
    • В случае параллельного ускорения мощность пропорциональна sin^2θ.  
  • Упрощенное квантово-механическое описание

    • Полная квантово-механическая обработка сложна.  
    • Приведены упрощенные формулы для нерелятивистского случая электрона в кулоновском поле газа.  
    • Коэффициент излучения зависит от частоты фотонов и энергии электрона.  
  • Взаимодействие с вакуумом

    • Пренебрегаются эффекты фоновой среды, такие как плазменное экранирование.  
    • В пределе мягких фотонов (hν ≪ mev^2/2) используется приближение Борна.  
    • В пределе сильного кулоновского взаимодействия (ηZ ≫ 1) используется чисто классический результат.  
  • Коэффициент Изможденности

    • Коэффициент Изможденности (gff) определяется как логарифм отношения максимальных и минимальных параметров удара при электрон-ионном столкновении.  
    • Максимальные параметры удара зависят от частоты фотонов и параметров воздействия.  
    • Минимальные параметры удара определяются квантово-механическими длинами волн де Бройля и классическим расстоянием наибольшего сближения.  
  • Тепловое тормозное излучение

    • Уравнение переноса излучения описывает излучение и поглощение тормозного излучения в макроскопической среде.  
    • Спектральная интенсивность излучения (Iν) зависит от излучательной и поглощающей способностей вещества.  
    • В равновесии вещество и излучение должны иметь спектр абсолютно черного тела.  
  • Тормозное излучение в плазме

    • В плазме свободные электроны сталкиваются с ионами, создавая тормозное излучение.  
    • Полный анализ требует учета бинарных кулоновских столкновений и диэлектрического поведения.  
    • Спектральная плотность мощности тормозного излучения рассчитывается с учетом электронной плазменной частоты и максимального волнового числа.  
  • Приближенные классические результаты

    • В пределе Рэлея-Джинса используется формула, включающая диэлектрическую обработку Бекефи.  
    • Формула учитывает столкновения через волновое число среза kmax.  
    • Общая плотность мощности излучения интегрируется по всем частотам и зависит от температуры и плотности плазмы.  
  • Практические единицы измерения

    • В практических единицах измерения используется формула для G=1, что дает PBr [W/m3] = Zi2niniTe [eV]1/2.  
    • Формула в 1,59 раза больше приведенной выше из-за деталей бинарных коллизий.  
    • Двусмысленность выражается введением фактора изможденности gB.  
  • Формула тормозного излучения

    • Тормозное излучение возникает при столкновении заряженных частиц с атомами.  
    • Формула учитывает релятивистские поправки для высоких температур.  
  • Охлаждение тормозным излучением

    • Тормозное излучение покидает плазму, унося часть внутренней энергии.  
    • Это один из видов радиационного охлаждения.  
  • Поляризационное тормозное излучение

    • Поляризационное тормозное излучение испускается атомными электронами при поляризации кулоновским полем.  
    • Вклад поляризационного тормозного излучения в общий спектр тормозного излучения обсуждается.  
  • Источники тормозного излучения

    • В рентгеновской трубке электроны ускоряются и испускают тормозное излучение.  
    • Тормозное излучение в рентгеновской трубке называется непрерывным рентгеновским излучением.  
  • Бета-распад и тормозное излучение

    • Вещества, испускающие бета-частицы, также демонстрируют тормозное излучение.  
    • Внутреннее тормозное излучение возникает при бета-распаде ядер.  
  • Радиационная безопасность

    • Тормозное излучение может быть опасно при экранировании бета-излучения.  
    • В астрофизике тормозное излучение доминирует в скоплениях галактик и областях H II.  
  • Электрические разряды и тормозное излучение

    • При электрических разрядах электроны создают тормозное излучение, рассеиваясь на молекулах воздуха.  
    • Тормозное излучение влияет на распространение и морфологию разрядов.  
  • Квантово-механическое описание

    • Полное квантово-механическое описание было выполнено Бете и Хайтлером.  
    • Кинетическая энергия электрона связана с его полной энергией и импульсом.  
    • Сохранение энергии дает формулу для энергии фотона.  
    • Направления испускаемого фотона и рассеянного электрона задаются формулами.  
  • Абсолютная величина виртуального фотона

    • Виртуальный фотон проходит между ядром и электроном  
    • Диапазон допустимости определяется приближением Борна  
  • Соотношение между частотой и углом

    • Для практического применения важно соотношение между частотой испущенного фотона и углом между фотоном и падающим электроном  
  • Интегрирование дифференциального сечения

    • Кен и Эберт интегрировали четырехкратное дифференциальное сечение Бете и Хайтлера  
    • Получено выражение для интеграла через Φ и Θf  
  • Анализ поперечного сечения

    • Электроны с кинетической энергией больше энергии покоя испускают фотоны в прямом направлении  
    • Электроны с малой энергией испускают фотоны изотропно  
  • Электрон-электронное тормозное излучение

    • Важный механизм для малых атомных чисел Z  
    • Электрон-электронное тормозное излучение металлов пренебрежимо мало  
    • В воздухе играет важную роль в возникновении наземных гамма-вспышек  
  • Дополнительные темы

    • Лучевое излучение  
    • Циклотронное излучение  
    • Вигглер (синхротрон)  
    • Лазер на свободных электронах  
    • История рентгеновских лучей  
    • Эффект Ландау–Померанчука–Мигдаля  
    • Ядерный синтез: потери от тормозного излучения  
    • Длина излучения, характеризующая потерю энергии при тормозном излучении электронами высокой энергии в веществе  
    • Синхротронный источник света  
  • Рекомендации

    • Дальнейшее чтение  
    • Внешние ссылки  
    • Указатель ранних статей о тормозном излучении  

Полный текст статьи:

Тормозное излучение

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх