Les rayons X, également appelés rayonnement X, désignent un rayonnement électromagnétique (pas de masse au repos, pas de charge) de hautes énergies. Les rayons X sont des photons de haute énergie avec des longueurs d’onde courtes et donc de très haute fréquence. La fréquence de rayonnement est le paramètre clé de tous les photons, car elle détermine l’énergie d’un photon. Les photons sont classés en fonction des énergies allant des ondes radio à faible énergie et du rayonnement infrarouge, en passant par la lumière visible, aux rayons X et rayons gamma à haute énergie .
La plupart des rayons X ont une longueur d’onde allant de 0,01 à 10 nanomètres (3×1016 Hz à 3×1019 Hz), correspondant à des énergies comprises entre 100 eV et 100 keV. Les longueurs d’onde des rayons X sont plus courtes que celles des rayons UV et généralement plus longues que celles des rayons gamma.
Spectre de rayons X – Caractéristique et continu
Pour les rayons X générés par le tube à rayons X, la part d’énergie qui est transformée en rayonnement varie de zéro jusqu’à l’énergie maximale de l’électron lorsqu’il frappe l’anode. L’énergie maximale du photon X produit est limitée par l’énergie de l’électron incident, qui est égale à la tension sur le tube multipliée par la charge de l’électron, de sorte qu’un tube de 100 kV ne peut pas créer de rayons X avec une énergie supérieure à 100 keV. Lorsque les électrons atteignent la cible, les rayons X sont créés par deux processus atomiques différents:
Bremsstrahlung. Le bremsstrahlung est un rayonnement électromagnétique produit par l’accélération ou la décélération d’un électron lorsqu’il est dévié par de puissants champs électromagnétiques de noyaux cibles à Z élevé (nombre de protons). Le nom bremsstrahlung vient de l’allemand. La traduction littérale est « rayonnement de freinage ». D’après la théorie classique, lorsqu’une particule chargée est accélérée ou décélérée, elle doit émettre de l’énergie. Le bremsstrahlung est l’une des interactions possibles des particules légères chargées avec la matière (en particulier avec des numéros atomiques élevés). Ces rayons X ont un spectre continu. L’intensité des rayons X augmente linéairement avec la fréquence décroissante, à partir de zéro à l’énergie des électrons incidents, la tension sur le tube à rayons X. Changer le matériau à partir duquel la cible dans le tube est faite n’a aucun effet sur le spectre de ce rayonnement continu. Si nous devions passer d’une cible de molybdène à une cible de cuivre, par exemple, toutes les caractéristiques du spectre des rayons X changeraient, à l’exception de la longueur d’onde de coupure.- Émission de rayons X caractéristique. Si l’électron a suffisamment d’énergie, il peut faire sortir un électron orbital de la couche électronique interne d’un atome de métal. Étant donné que le processus laisse un vide dans le niveau d’énergie électronique d’où provient l’électron, les électrons externes de l’atome descendent en cascade pour remplir les niveaux atomiques inférieurs, et un ou plusieurs rayons X caractéristiques sont généralement émis. En conséquence, des pics d’intensité pointus apparaissent dans le spectre à des longueurs d’onde caractéristiques du matériau à partir duquel la cible d’anode est fabriquée. Les fréquences des rayons X caractéristiques peuvent être prédites à partir du modèle de Bohr.
La conversion interne est un processus électromagnétique par lequel un état nucléaire excité se désintègre par l’ émission directe d’un de ses électrons atomiques.
Étant donné que le processus laisse un vide dans le niveau d’énergie électronique d’où provient l’électron, les électrons externes de l’atome descendent en cascade pour remplir les niveaux atomiques inférieurs, et un ou plusieurs rayons X caractéristiques sont généralement émis. Parfois, les rayons X peuvent interagir avec un autre électron orbital, qui peut être éjecté de l’atome. Ce deuxième électron éjecté est appelé un électron Auger. Ceci est très similaire à la capture d’électrons, mais en cas de capture d’électrons, un noyau change de numéro atomique. En conséquence, l’atome émet donc un électron primaire de haute énergie, des rayons X caractéristiques ou un électron Auger secondaire, dont aucun ne provient de ce noyau.
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