نسخة الفيديو النصية
يوضح الشكل أنبوب كولدج المستخدم لتوليد الأشعة السينية. أي العمليات الفيزيائية التالية تسبب انبعاث الأشعة السينية من المكون اثنين؟ (أ) حيود الإلكترونات، أم (ب) حيود الأشعة السينية، أم (ج) التأثير الأيوني الحراري، أم (د) التأثير الكهروضوئي، أم (هـ) انخفاض طاقة الإلكترون.
يعرف المكون اثنين باسم هدف المصعد. دعونا نستعرض العملية التي تحدث في أنبوب كولدج بشكل عام لتوليد الأشعة السينية. يؤدي فرق الجهد هنا إلى إمداد المكون واحد في أنبوب كولدج بالطاقة ومن ثم تسخينه، وهو يسمى بملف المهبط. يؤدي هذا التسخين إلى تحرر الإلكترونات من داخل الملف في عملية تسمى الانبعاث بالتأين الحراري، أو تأثير التأين الحراري. وتأثير التأين الحراري مسئول عن تحرر الإلكترونات في المكون واحد، لا الأشعة السينية في المكون اثنين. إذن فالإجابة (ج) لا يمكن أن تكون صحيحة.
بعد ذلك، يتسبب فرق جهد آخر هنا في إحداث فرق جهد بين المكونات داخل أنبوب كولدج، وينتج عن هذا شحنة سالبة قوية على ملف المهبط وشحنة موجبة على هدف المصعد. وهذا يؤدي إلى تسارع الإلكترونات التي تتحرر من ملف المهبط متجهة نحو هدف المصعد. وعندما يصطدم الإلكترون بهدف المصعد، فإنه يطلق أحد فوتونات الأشعة السينية. دعونا نلق نظرة لنعرف أي من هذه العمليات يمكن أن يتسبب في حدوث ذلك.
تتعلق كل من الإجابتين (أ) و(ب) بالحيود. يحدث الحيود عندما تواجه الموجة المستقيمة التي تتحرك إلى الأمام عائقًا أو فتحة. وهذا يؤدي إلى انحناء الموجات مع تحركها إلى الأمام. وهنا نجد أن الحيود يوضح عملية تحدث للضوء، ولكنه لا يتعلق بإصدار الضوء، وهو ما نريده. إذن لا يمكن أن تكون (أ) أو (ب) هي الإجابة الصحيحة.
بالنسبة للإجابة (د)، وهي التأثير الكهروضوئي، فهي عبارة عن عملية تحدث داخل الذرات، يمتص فيها إلكترون الفوتون الساقط. هنا يصبح لدى الإلكترون طاقة أكبر بكثير من أن يظل في مستوى طاقته الحالي. وإذا كانت الطاقة الممتصة عالية بما يكفي، يهرب الإلكترون من الذرة تمامًا. لكن هذه العملية عكس العملية التي نريدها. فنحن نريد انبعاث الأشعة السينية بسبب الإلكترونات، وليس انبعاث الإلكترونات بسبب الفوتونات. إذن لا يمكن أن يكون التأثير الكهروضوئي هو الإجابة الصحيحة.
وهذا يترك لنا خيار انخفاض طاقة الإلكترون، وهو ما يحدث بالضبط عندما يصطدم الإلكترون بهدف المصعد. وعادة ما يحدث هذا الانخفاض في طاقة الإلكترون بطريقتين مختلفتين. الأولى عندما يتباطأ الإلكترون بسبب اصطدامه بالهدف مباشرة مما تنتج عنه أشعة انكباح. ويحدث النوع الثاني من انخفاض طاقة الإلكترون داخل إلكترونات الذرات. يتسارع إلكترون من حزمة الإلكترونات نحو أحد الإلكترونات في هدف المصعد ويرتد عنه في الاتجاه المعاكس، وهو ما يؤدي إلى تحرر الإلكترون من الذرة. وهذا يخلف وراءه فراغًا يتسبب في انتقال أحد الإلكترونات ذات الطاقة الأعلى لأسفل، وهو ما يتسبب في انبعاث أحد فوتونات الأشعة السينية خلال هذه العملية. وتعرف هذه العملية بالانتقال بين مستويات الطاقة.
تتسبب هذه العملية وتأثير الانكباح معًا في انبعاث الأشعة السينية من هدف المصعد. وبما أن هاتين العمليتين تعتمدان على انخفاض طاقة الإلكترون، فمن بين العمليات الفيزيائية التي تسبب انبعاث الأشعة السينية من المكون اثنين، تكون الإجابة الصحيحة هي (هـ) انخفاض طاقة الإلكترون.
