Кіріспе

Зарядталған бөлшектердің тежелуінен туындайтын электромагниттік сәулелену. Бремсштральунг (нем. Bremsstrahlung /bʁɛmsʃtʁaːlʊŋ/) – зарядталған бөлшектің, әдетте электроның атом ядросынан ауытқуы салдарынан пайда болатын электромагниттік сәулелену. Қозғалатын бөлшектің кинетикалық энергиясы жоғалады, ол сәулеленуге (яғни фотондарға) айналады, осылайша энергияның сақталу заңы орындалады. Бұл термин сәулеленуді тудыру процесін атау үшін де қолданылады. Бремсштральунг үздіксіз спектрге ие, оның қарқындылығы артады және баяулаған бөлшектердің энергиясының өзгеруіне байланысты ең жоғары қарқындылығы жоғарырақ жиіліктерге қарай жылжиды. Жалпы алғанда, бремсштральунг немесе тежелу сәулеленуі – зарядталған бөлшектің үдеуінен (оң немесе теріс) туындайтын кез келген сәулелену, оған синхротрон сәулеленуі (яғни релятивистік бөлшектің фотонды сәулеленуі), циклотрон сәулеленуі (яғни релятивистік емес бөлшектің фотонды сәулеленуі) және бета-ыдырау кезінде электрондар мен позитрондардың сәулеленуі жатады. Дегенмен, бұл термин көбінесе затта баяулап жатқан электрондардан (көздеріне қарамастан) туындайтын сәулеленудің тар мағынасында қолданылады. Плазмадан шығатын бремсштральунг кейде еркін-еркін сәулелену деп аталады. Бұл сәулеленудің осы жағдайда фотонның сәулеленуінен бұрын және кейін еркін (яғни атомдық немесе молекулалық байланыста емес) болатын электрондармен жасалатынын көрсетеді. Сол тілде, байланған-байланған сәулелену дискретті спектрлік сызықтарды білдіреді (электрон екі байланған күй арасында «секіреді»), ал еркін-байланған сәулелену – еркін электрон ионмен қайта біріктірілетін сәулеленуші комбинация процесін білдіреді. Бұл мақалада СИ бірліктері, сондай-ақ бір бөлшектің зарядымен бірге қолданылады.

Классикалық сипаттама

Егер кванттық эффектілер мардымсыз болса, үдеп бара жатқан зарядталған бөлшек Лармор формуласы және оның релятивистік жалпыламасы сипаттайтын қуатты сәулелендіреді.

Релятивистік түзетулер

Өте жоғары температураларда бұл формулаға релятивистік түзетулер енгізіледі, яғни қосымша шамалар пайда болады, олардың реті .

Bremsstrahlung салқындатуы

Егер плазма оптикалық тұрғыдан жұқа болса, тоқ сәулеленуі плазмадан шығып, ішкі плазма энергиясының бір бөлігін алып кетеді. Бұл құбылыс бремс-сәулелену салқындатуы деп аталады. Бұл радиациялық салқындатудың бір түрі. Бремс-сәулелену арқылы алынып кеткен энергия бремс-сәулелену жоғалтулары деп аталады және радиациялық жоғалтулардың бір түрін құрайды. Әдетте, плазманың салқындауы қажет емес жағдайларда, мысалы, термоядролық плазмаларда, бремс-сәулелену жоғалтулары термині қолданылады.

Поляризациялық тежегіш сәулелері

Поляризациялық тормоздық сәулелену (кейде "атомдық тормоздық сәулелену" деп аталады) – бұл нысананың атомдық электрондарының, құлатын зарядталған бөлшектің Кулон өрісімен нысана атомының поляризациялануы нәтижесінде шығаратын сәулеленуі. Поляризациялық тормоздық сәулеленудің жалпы тормоздық сәулелену спектріне қосымшасы салыстырмалы түрде ауыр құлатын бөлшектерді, резонанстық процестерді және бос атомдарды қолданатын тәжірибелерде байқалған. Дегенмен, қатты нысаналарға жылдам электрондардың түсуімен жүргізілетін тәжірибелерде поляризациялық тормоздық сәулеленудің маңызды үлесі бар-жоқ деген мәселе әлі де пікірталас тудыруда. "Поляризациялық" термині шығарылған тормоздық сәулеленудің поляризацияланғанын білдірмейді. Сондай-ақ, поляризациялық тормоздық сәулеленудің бұрыштық таралуы теориялық тұрғыдан қарапайым тормоздық сәулеленуден едәуір өзгеше.

Бета ыдырауы

Бета-бөлшектерді шығаратын заттар кейде үздіксіз спектрмен әлсіз сәулеленуді көрсетеді, бұл тормоздық сәулеленуден туындайды (төмендегі "сыртқы тормоздық сәулеленуді" қараңыз). Осы ретте, тормоздық сәулелену – бұл "екіншілік сәулеленудің" бір түрі, себебі ол негізгі сәулеленудің (бета-бөлшектердің) тоқтатылуы (немесе баяулауы) нәтижесінде пайда болады. Бұл рентген сәулелері генераторларында металл нысаналарды электрондармен бомбалау арқылы туындайтын рентген сәулелеріне өте ұқсас (жоғарыда айтылғандай), бірақ оның пайда болуына бета-сәулеленуден шыққан жоғары жылдамдықты электрондар себеп болады.

Ішкі және сыртқы тежегіш сәулелері

"Ішкі" тормоздық сәулелену (сонымен қатар "ішкі тормоздық сәулелену" деп те аталады) электронның тууынан және оның энергиясын жоғалтуынан (ядроның ыдырауы кезіндегі күшті электр өрісінің әсерінен) пайда болады. Бұл сәулелену ядролардағы бета-ыдыраудың қасиеті болып табылады, бірақ ол кейде (сирек) еркін нейтрондардың протонға бета-ыдырауында да байқалады, онда бета-электрон протонды тастап кеткенде пайда болады. Бета-ыдырау арқылы электрон мен позитрон шығарылуында фотонның энергиясы электрон-нуклон жұбынан алынады, ал тормоздық сәулелену спектрі бета-бөлшектің энергиясының артуымен үздіксіз төмендейді. Электронды ұстауда энергия нейтрино есебінен келеді, спектр қалыпты нейтрино энергиясының шамамен үштен бірінде ең жоғары шамаға жетеді және қалыпты нейтрино энергиясында нөлдік электромагниттік энергияға дейін төмендейді. Электронды ұстау жағдайында зарядталған бөлшектер шығарылмаса да, тормоздық сәулелену пайда болатынын ескеріңіз. Оның орнына, бұл сәулелену ұсталған электронның сіңірілуіне қарай үдеуі кезінде туындайды деп есептеуге болады. Мұндай сәулелену жұмсақ гамма-сәулеленумен бірдей жиіліктерде болуы мүмкін, бірақ гамма-ыдыраудың анық спектрлік сызықтарын көрсетпейді, сондықтан техникалық тұрғыдан гамма-сәулелену емес. Ішкі процесс "сыртқы" тормоздық сәулеленумен салыстырылады, ол ядроға сырттан келетін электрондардың соқтығысуынан (яғни басқа ядродан шығарылатын) туындайды, бұл туралы жоғарыда айтылды.

Радиациялық қауіпсіздік

Кейбір жағдайларда, мысалы, 32P фосфордың ыдырауында, бета-сәулесін әдетте қолданылатын тығыз материалдармен (мысалы, қорғасынмен) қорғағанда пайда болатын тоқтату сәулеленуінің өзі қауіпті болады; мұндай жағдайларда қорғау төмен тығыздықтағы материалдармен, мысалы, Плексиглас (люцит), пластик, ағаш немесе су арқылы жүзеге асырылуы керек; осы материалдардың атомдық саны төмен болғандықтан, тоқтату сәулеленуінің қарқындылығы айтарлықтай төмендейді, бірақ электрондарды (бета-сәулесін) тоқтату үшін қорғаудың қалыңдығы көбірек болуы тиіс.

Астрофизикада

Галактикалар шоғырындағы басым жарық компоненті 107-тен 108 Кельвинге дейінгі шоқ аралық орта болып табылады. Шоқ аралық ортадан шығатын сәуле термиялық тоқтау сәулеленуімен сипатталады. Бұл сәулелену рентген сәулелерінің энергия диапазонында орналасады және оны Chandra X-ray Observatory, XMM Newton, ROSAT, ASCA, EXOSAT, Suzaku, RHESSI және болашақ IXO және Astro H миссиялары сияқты ғарышқа орналасқан телескоптармен оңай байқауға болады. Сонымен қатар, тоқтау сәулеленуі радио толқындардағы H II аймақтары үшін басым сәуле шығару механизмі болып табылады.

Электр разрядтарында

Электрлік разрядтарда, мысалы, екі электрод арасындағы зертханалық разрядтар немесе бұлт пен жер арасындағы немесе бұлттар ішіндегі найзағай разрядтарында электрондар ауа молекулаларынан шашыралып, Bremsstrahlung фотондарын тудырады. Бұл фотондар жердегі гамма-сәулелік жарқырауларда байқалады және электрондар, позитрондар, нейтрондар мен протондардың сәулелерінің бастауы болып табылады. Bremsstrahlung фотондарының пайда болуы азот-оттегі қоспаларындағы разрядтардың таралуы мен морфологиясына да әсер етеді.

Электрондар - электрондар тежегіш сәулелері

Кіші атомдық сандар үшін маңызды саналатын бір механизм – атом немесе молекула қабықшаларындағы еркін электронның шашырауы. Электрон-электрондық тоқтату сәулеленуі функциясы және қалыпты электрон-ядролық тоқтату сәулеленуі функциясы болғандықтан, металдар үшін электрон-электрондық тоқтату сәулеленуі мардымсыз болып табылады. Дегенмен, ауа үшін ол жер бетіндегі гамма-сәулелердің пайда болуында маңызды рөл атқарады.