Röntgenkiirgus ja selle teke

Röntgenkiirgus tekib tavaliselt röntgenitorus: elektronid kiirendatakse suure pinge läbi ja lastakse tahkele metallsihtmärgile. Tekkiva kiirguse spektril on kaks eristuvat komponenti, mis on tekitatud kahe erineva füüsikalise mehhanismi poolt, ja nende eristamine on röntgenkiirguse tekke mõistmise võti.

Esimene komponent on sujuv, pidev spekter nimega pidurduskiirgus (saksa keeles bremsstrahlung, "pidurduskiirgus"). Kui sissetulev elektron möödub sihtmärgi aatomi tuumast lähedalt, kõrvale kaldub ja pidurdab teda tuuma elektriväli, ning kiirenev (või pidurduv) laeng kiirgab elektromagnetilist energiat. Kuna iga elektron võib kaotada ühes sellises kõrvalekaldumises väikesest osast peaaegu kogu oma kineetilisest energiast, sõltuvalt sellest, kui lähedalt ta tuumast mööda liigub, hõlmavad tekkinud footoni energiad pidevat vahemikku kuni terava maksimumini, mille määrab elektroni kogu kineetiline energia — footon, mis kannab minema kogu elektroni energia ühel pidurdumisel, seab spektri lühima võimaliku lainepikkuse.

Teine komponent koosneb teravatest, kitsastest tippudest nimega iseloomulikud röntgenjooned, mis on pidevale taustale asetatud. Need tekivad hoopis teisest protsessist: piisavalt energiline sissetulev elektron võib lüüa elektroni välja sihtmärgi aatomi sisemisest kihist, jättes maha tühiku. Kõrgemast kihist tulev elektron langeb siis alla, et see tühik täita, kiirates footoni, mille energia võrdub kahe seotud aatomi energianivoo vahega — täpselt analoogne diskreetsete joonte kiirgusega, mis tekitab üldiselt aatomispektreid, kuid siin toimub üleminek kõige sisemiste, kõige tugevamalt seotud kihtide vahel. Kuna need energianivoode vahed on täielikult määratud sihtmärgi elemendi enda aatomistruktuuriga, on iseloomulikud röntgenjoonte energiad sihtmärgi materjali sõrmejälg, sõltumatu pommitavate elektronide täpsest energiast (kuni see ületab esmalt sisemise kihi elektroni väljalöömiseks vajaliku läve) — see sõrmejälg on aluseks röntgenfluorestsentstehnikatele, mida kasutatakse tundmatute materjalide identifitseerimiseks.