thumb|Schemat generowania promieniowania hamowania szybkiego elektronu w polu elektrostatycznym jądra atomowego Promieniowanie hamowania () – promieniowanie elektromagnetyczne powstające podczas hamowania cząstki obdarzonej ładunkiem elektrycznym w polu elektrostatycznym. W ujęciu ogólniejszym pojęcie używane do promieniowania powstającego podczas zmiany wartości lub kierunku prędkości cząstki w wyniku oddziaływania z polem elektrycznym lub magnetycznym.
Zakres znaczeniowy W węższym znaczeniu określane rozumiane jako tylko wynikające podczas hamowania cząstki obdarzonej ładunkiem elektrycznym w polu elektrostatycznym jąder atomowych i elektronów. W szerszym znaczeniu dotyczy promieniowania powstającego także podczas zmiany kierunku ruchu cząstki, a nawet jej przyspieszania, zarówno w polu elektrycznym jak i magnetycznym, a także podczas rozpadów cząstek elementarnych„Encyklopedia fizyki” praca zbiorowa, PWN 1973, t. II s. 873..
Promieniowanie to jest jednym ze sposobów utraty energii przez naładowaną cząstkę poruszającą się w materii. Cząstka obdarzona ładunkiem elektrycznym poruszająca się w materii może tracić energię w wyniku: jonizacji ośrodka, wzbudzania elektronów, kreacji par dziura-elektron, promieniowania Czerenkowa oraz promieniowania hamowania.
Energia krytyczna Dla małych energii elektronów poruszających się w materii dominuje oddziaływanie z elektronami wzbudzającymi je i wywołujące jonizację. Szczególnie istotne jest w przypadku wysokoenergetycznych elektronów oddziałujących z jądrem atomowym. Gdy energia elektronu jest większa od tzw. energii krytycznej, straty energii na promieniowanie hamowania są większe od strat na jonizację. Energia krytyczna zależy od rodzaju substancji ośrodka.
+ Energia krytyczna elektronów dla wybranych substancji Substancja EkrMeV węgiel 81 azot 91,2 tlen 81,2 glin 42,2 argon 38,4 żelazo 21,7 miedź 19,6 ołów 7,6 powietrze 97,5 woda 81
Cechy promieniowania hamowania thumb|Widmo rentgenowskie ze srebrnej tarczy. Widmo ciągłe jest wywołane promieniowaniem hamowania, piki to promieniowanie charakterystyczne. thumb|400px|Przekrój czynny na emisję fotonów o energii 30 keV w funkcji energii elektronów (czarna linia). Linia czerwona – przybliżenie ultrarelatywistyczne, linia niebieska – przybliżenie klasyczne Widmo promieniowania jest w przybliżeniu równomierne w całym zakresie częstotliwości. Zakres częstotliwości rozciąga się od 0 do częstotliwości maksymalnej
gdzie: – energia kinetyczna elektronów, – stała Plancka. Promieniowanie jest emitowane w wąskim stożku w kierunku ruchu elektronów. Im większa jest prędkość elektronów, tym mniejszy jest kąt rozwarcia stożka. Strata energii elektronów na jednostkę przebytej przez nie drogi słabo zależy od energii elektronów, gdy ich energia kinetyczna jest dużo mniejsza od energii spoczynkowej. Dla elektronów ultrarelatywistycznych, gdy ich energia znacznie przewyższa spoczynkową Precyzyjniej relację tę można określić znajdując warunek na to, aby różniczkowy przekrój czynny na promieniowanie hamowania stał się proporcjonalny do energii elektronu, co daje
gdzie jest liczbą atomową ośrodka.,
straty są proporcjonalne do energii ( jest masą elektronu a – prędkością światła w próżni). Dzieje się to dla energii dużo większych od krytycznej. Dla energii elektronów poniżej 2 MeV straty energii przez promieniowanie hamowania stanowią mniej niż 1% wszystkich strat w typowych materiałach jak woda, powietrze i substancje organiczne.
Promieniowanie rentgenowskie Jeżeli elektrony mają dostatecznie dużą energię, mogą emitować również promieniowanie rentgenowskie. Jest to najprostszy sposób wytwarzania promieniowania rentgenowskiego. Zjawisko emisji promieniowania rentgenowskiego może być groźne, ponieważ jest ono bardziej przenikliwe niż promieniowanie beta. Dlatego w ramach ochrony przed promieniowaniem β powinno się uwzględnić nie tylko osłonę przed samymi elektronami, lecz również wziąć pod uwagę promieniowanie X poprzez zmniejszenie energii elektronów lub osłony radiacyjne dla promieniowania rentgenowskiego.
Zobacz też
jonizacja promieniowanie Czerenkowa promieniowanie synchrotronowe wzór Bethego-Blocha – straty na jonizację
Przypisy
Bibliografia
Kategoria:Fizyka jądrowa Kategoria:Promieniowanie Kategoria:Elektrodynamika kwantowa