과학기술 11 X-선의 발생 방법과 재료 분석 응용

 뢴트겐에 의해 발견된 X-선은 0.01~10nm 범위의 파장을 갖는 전자기파로, 가시광선의 파장이 수백nm 정도인 것에 비해 매우 짧은 파장을 갖는다. 전자기파의 에너지는 파장이 짧을수록 더 큰 에너지를 가지기 때문에 물체에 깊숙이 침투할 수 있으며 물체를 투과할 수도 있다. X-선은 파장이 매우 짧아 재료의 표면뿐만 아니라 내부의 정보를 분석할 때 널리 쓰인다.
 그렇다면 X-선은 어떻게 발생시킬 수 있을까? 진공 내에 설치된 양극과 음극 사이에 수십 kV의 고전압을 가하면 음극의 금속 필라멘트가 가열된다. 금속이 가열되면 금속 표면으로부터 전자가 튀어나오게 되는데, 이를 열전자 방출이라 한다. 이 현상으로 금속 필라멘트에서 튀어나온 전자는 양극과 음극 사이에 걸려 있는 전압에 의해 양극 쪽으로 가속된다. 그리고 그 전자가 큰 운동 에너지를 유지한 채 양극의 금속 표적을 때리면 X-선이 방출된다. 그러나 가속된 전자의 운동 에너지 대부분은 열에너지로 전환되어 금속 표적 온도가 ...

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