白熾燈可以產生 X 射線嗎?

時間 2021-05-06 08:43:58

1樓:羅門

實名反對 @張子立 的回答。

1、鎢絲加幾十到幾百kV的電壓,確定不會融化了?鎢的熔點雖然高,但只是3390-3430℃。

2、若無外加電場,燈絲發出熱電子後,會在金屬表面附近堆積,成為空間電荷,它將阻止熱電子繼續發射!!

3、①軔致輻射產生的X射線的能譜是連續的,沒錯;

②X射線平均頻率和入射電子動能成正比,沒錯;

入射電子動能跟加在鎢絲兩側的電壓(所謂管電壓)成正比?錯了!

X射線的最小頻率跟入射電子動能成正比?錯了!

答主本人是放射衛生行業的從事者,同時也是輻射防護專業的畢業生,不是什麼權威,資歷也不行,自然比不上認證的中科院電工研究所的副研究員。但是實際情況確實和@張子立 說的不一樣。

實際情況其實是這樣子的:

我們找乙個醫用診斷X射線裝置常用的乙個中國產球管型號:杭州凱龍的KL80-0.61.2-150。

KL80-0.61.2-150

我們開啟「詳細」選項進入球管的說明書。

紅色框選的是管電壓管電流的引數,藍色框選的是燈絲電壓燈絲電流的引數。大焦點小焦點我就不多說了,忽略掉就行,說了就離題了。

我們可以看到,事實上鎢絲的電壓僅僅為十幾伏的水平。看到這裡,應該都能看出來燈絲電壓和管電壓明顯不是乙個東西,不能混淆了。

事實上,X射線管陰極可以理解成一把「弩」,熱燈絲=箭匣,電子=箭,管電壓=弓弦。

手畫一張X射線管的基本原理結構

X射線管的工作原理就是:

①燈絲通燈絲電源(16-18V,5.4A),加熱後產生熱電子在燈絲附近形成電子雲

②陰極陽極間的高壓電場(這個才是管電壓)將熱電子加速射出(圖上忽略了聚焦結構),150kV的電場就能將電子加速到150keV;

③150keV的電子撞擊陽極靶(旋轉陽極靶是為了散熱),發射連續譜的X射線,X射線最高能量不超過電子能量(所以張子立的回答中「X射線的最小頻率跟入射電子動能成正比」是錯的,X射線最高頻率/平均頻率和入射電子動能成正比才是正確的情形),最後經限束器和濾過產生符合診斷用途的X射線。

講完了X射線管的工作原理,再回來看看樓主的問題。樓主的設計上,只需要將燈絲正常接通;燈絲接陰極,陰極與陽極錫箔之間加高壓電場;記得用真空玻璃罩罩起來,否則燈絲馬上就燒了。管電壓10kV的粗糙X射線管製成了,能產生又軟又散的X射線,屬於III類射線裝置。

然後經朝陽群眾舉報,公安、環保部門、核安全域性的執法人員很快就會找上門抄水表。

2樓:super未央

白熾燈不能產生x射線,x射線的能區在kev量級,所以直接產生x射線的裝置需要有至少kv量級的高壓裝置,白熾燈採用的是220v交流電,產生的是發熱出來的輻射,符合黑體輻射公式

3樓:

答案是可以。任意乙個有溫度的物體(即只要不為絕對零度),會發出任意波長的電磁波。這是由黑體輻射延伸出來的基本結論。

希望所有回答不會的答主能好好想想你們的物理課都學了什麼。這並不是抬槓,我認為乙個好的回答應該要全面覆蓋。

回到問題。儘管有黑體輻射作支撐,但這種「產生」可能不是提問者所希望的「產生」。低溫物體(這裡低溫指幾千幾萬、甚至百萬K)產生的高頻電磁波的 intensity 極小極小,小到可以在忽略不計中忽略不計。

所以這並不是一種可以「產生」可利用的 X 射線的辦法。

4樓:

首先,非常感謝大佬們親臨回答,小的真的感激不盡。

原先的題目由於我的疏忽,造成了一些誤會,但是莫名其妙被選入了圓桌所以修改不了了,遂開此回答,稍微補充下原題目~

1.不是鎢絲直接發出x射線,而是電子在真空中加速並撞上燈泡的玻璃2.有些小瓦數的燈泡是真空的,沒有灌惰性氣體3.電流很小很小但是電壓的

4.錫箔紙只是為了讓電子加速撞上玻璃而不是錫箔本身5.說畫得像那啥的,em...如果產生不適了,那我萬分抱歉!

再次感謝大佬們的回答,以及對我的疏忽萬分抱歉。如果對題目有什麼疑問,還望在這個回答中提出!

5樓:

下面這個是旋轉陽極的醫用x射線管,有個揪的裡面是燈絲,也就是燈泡,轉盤那個是陽極,使用的時候陽極以一定速度旋轉。燈絲加熱後的熱電子打到陽極靶面之後,就產生x射線了,不過燈絲和陽極之間有幾十KV的電壓。底下的圖是球管正在使用的時候的樣子,燈絲的亮度都照亮整個屋子了。

然後題主畫的那種結構無法產生x射線,1燈泡裡面有惰性氣體,無法產生高速電子,2陽極與燈絲之間有玻璃相間隔,燈泡產生的電子打不到陽極錫紙上面。還有,錫紙好像也不行,需要鎢的陽極。

6樓:Unique97

x光的產生機理是電子流轟擊在金屬原子,使原子核內電子脫離原子核的束縛而產生的一種射線,產生x光需要4種條件:陰極射線、真空環境、合適的金屬靶以及電勢差。白熾燈符合幾個條件我想是個人應該能看出來吧。

7樓:

在早期的透射電鏡裡面,用白熾燈(鎢絲加熱到2700K)來產生電子,然後通過韋氏極之類的東西把這些電子聚集成乙個小束斑,在陽極加上十萬伏特的電壓,打到個什麼材料上,如果發生了非彈性散射,就會產生X射線。

所以一般來講,如果你家的白熾燈沒加個幾萬乃至幾十萬伏特電壓的話,不大容易產生X射線。

8樓:張子立

很遺憾,答案是不能,但是很接近了。

白熾燈的原理是就是在鎢絲上加電流,相當於給予鎢絲一定的能量。這部分能量就會發生轉化,變成內能也就是俗稱的熱量。在大部分熱以紅外向外釋放的過程中,會伴隨少量的光輻射。

那麼隨著給予的能量(電壓和電流)加大,能否導致向外輻射的能量向高能方向繼續移動,最終抵達X射線區域呢?這是不能的。原因是,如果能量更高的時候,鎢自己本身就不夠穩定了,大量的電子會變成熱電子並發射出去。

熱電子發射是指通過加熱的方式使固體內部電子的動能增加,以致有一部分電子的動能大到足以克服表面勢壘而逸出體外,形成電子發射。能量通過這種方式消耗了,也就不會產生更高能的X射線了。

但是為什麼說很接近了呢?因為產生X射線的X射線管就是用跟白熾燈非常類似的結構。在鎢絲上加電壓和電流,產生大量的熱電子發射之後,轟擊在目標靶材上,從而產生X射線。

換句話說,在你的設想中,需要再加一根鎢絲,然後把電壓再提高5~50倍(也就是幾萬伏到幾十萬伏),就可以發射出X射線了。具體的如下圖所示。燈絲的部分你就可以理解為乙個白熾燈(真的很像的,在真空環境中的鎢絲)。

燈絲發出的電子打在金屬陽極靶(通常也是鎢,也就可以理解為另乙個白熾燈的燈絲),就會發出X射線了。

通了電的鎢絲產生大量的電子,電子轟擊在另外一塊鎢上面就會產生兩種效應。第一種效應叫韌致輻射,也叫剎車輻射,如下圖所示。是指高速運動的電子與原子核發生作用的時候產生的輻射。

入射電子通過原子核的作用會損失一部分動能並且改變自己的運動方向。根據能量守恆定律,這部分能量總要有個去處,而這個去處就是X射線。這種方法產生的X射線在波譜上是連續的。

產生的X射線的頻率是和入射電子的動能成正比的,而入射電子的動能是跟加在第一根鎢絲兩側的電壓成正比的(所謂的管電壓)。因此X射線的最小頻率就跟管電壓成正比(當然1wV的管電壓看不到啥X射線的,電壓太低了)。

第二種作用形式叫特徵X輻射。韌致輻射是熱電子與原子核發生作用了。原子裡除了原子核還有核外電子,那麼熱電子與核外電子發生作用結果是啥呢?

結果就是特徵X射線,如下圖所示。特徵X射線是指外來電子與核外電子發生作用,使內層電子激發躍遷。在內層電子躍遷後,由於能量最低原理,外層電子會自發躍遷至內層電子。

內外層電子的能量差就以X射線的形式釋放了。由於通過這種作用釋放出來的X射線的能量(也就是頻率)等於內外層電子的能量差,所以其能量(頻率)是固定的,也就別成為特徵X射線。對於W來說,激發特徵X射線起碼得是2wV以上的電壓才行,1wV還是小了。

總結一下,以上的簡要的描述可以看出。其實白熾燈和X射線管的構造非常類似(其實跟電子槍可能更類似),唯一的區別就是在白熾燈鎢絲的前面再放個鎢靶,然後電壓再高一些,就能夠順利產生X射線了。

剩下的唯一的問題,你的燈泡扛得住這麼造嘛。。。。。。

9樓:馮延超

電子或正離子流在電場中加速後,高速撞向電極時可以產生大量紫外線,比如:電弧焊、Ⅹ射線管(一種特種電子管)、醫用紫外線燈等。

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