Rayos X de Bremsstrahlung (contínuos)¶
Los rayos X de Bremmstrahlung son producidos por interacciones Coulombianas entre el electrón incidente y el campo nuclear del material que constituye el ánodo. El acoplamiento entre electrones incidentes y el campo electromagnético de la nube de electrones atómicos en los orbitales produce también mínimas desviaciones angulares que se corresponden también con emisiones de fotones Bremsstrahlung, pero en general este tipo de origen de Bremsstrahlung puede ser despreciado en la mayoría de las situaciones prácticas.
Durante la interacción entre electrón incidente y el campo nuclear, se produce un acoplamiento electromagnético por el cual el electrón incidente es desacelerado y pierde parte de su energía cinética; la cual es emitida como radiación en forma de fotones de rayos X de Bremsstrahlung. Este tipo de radiación se define en física atómica como pérdida radiativa (radiative loss).
Los fotones (rayos X) de Bremsstrahlung emitidos muestran energías distribuidas en un contínuo desde 0 hasta la energía cinética de los electrones incidentes, lo que constituye el espectro contínuo de Bremsstrahlung, y se encuentra que este espectro depende tanto de la energía cinética de los electrones incidentes como del material (número atómico Z) y espesor del ánodo.
La intensidad de la emisión de Bremsstrahlung \(I_B\) puede estimarse usando la expresión empírica:
donde \(C_0\) y \(C_1\) se obtienen empíricamente, \(v\) y \(v_{min}\) son las frecuencias asociadas a la energía de emisión y la mínima posible de éstas; respectivamente.
En un haz de rayos X, la cantidad relativa de fotones característicos (líneas) respecto de fotones de Bremsstrahlung (fondo contínuo) varía en función de la energía cinética de los electrones incidentes \(E_{K}\) y el número atómico Z del material de ánodo, ya que estos parámetros determinan la eficiencia de la producción de radiación. Por ejemplo, un haz de rayos X producido por electrones de 100 keV incidiendo sobre un ánodo de W contiene, aproximadamente 20% de fotones característicos y 80% de fotones de Bremsstrahlung, mientras para haces de megavoltaje la poporción de fotones característicos es despreciable.
Además de la distribución energética, la radiación emitida presenta también una definida distribución angular, la cual puede ser particularmente compleja según la energía y ángulo de incidencia, así como del material irradiado. En forma genérica, para el rango del radiodiagnóstico (10 a 150 keV) la mayor parte de los fotones generados son emitidos a 90 grados respecto de la dirección de aceleración (incidencia), mientras que para el rango de megavoltaje, la gran mayoría de los fotones producidos son emitidos en la misma dirección de aceleración (hacia adelante, a 0 grados).