비파괴검사 스터디 내용 정리

X선을 발생시키기 위해서는 전자의 발생원이 있어야하고, 여기서 발생된 전자의 에너지는 그 속도에 의해 좌우되므로 전자를 고속으로 가속하기 위한 장치가 필요하며, 고속의 전자가 충돌하여 원자와 상호작용을 일으킬 수 있는 표적 물질이 필요하다. 고속으로 가속된 전자가 표적에 부딪치며 정지하면 전자가 가지고 있던 운동에너지는 대부분 열에너지로 변환되어 표적의 온도를 높인다. 그러나 일부분은 표적의 원자와 상호작용을 일으켜 가지고 있던 에너지를 X선의 형태로 변환되어 방출된다. 이것이 X선을 발생시키는 원리이다.

X선은 두 극을 갖는 진공관인 X선관에 의해 발생한다. X선관의 음극은 텅스텐 필라멘트로, 양극은 금속 타겟으로 되어 있으며, X선관 내부는 진공상태로 유지되고 있다. 음극의 필라멘트에 전류를 보내서 필라멘트를 백열상태의 고온으로 가열하면 열전자가 진공 속으로 방출된다. 이 때 X선관의 양쪽 극에 고전압을 걸면 필라멘트에서 방출된 열전자가 가속되어 금속 타겟과 충돌하는데 이 때 발생하는 열전자 운동에서지의 대부분은 열로 변하여 타겟을 가열하거나 일부분의 에너지는 X선으로 변환되어 방사된다.

텅스텐을 타겟으로 사용한 X선관에서 관전압을 변화시켰을 때 X선의 파장과 강도의 관계를 나타내고 있다. 종축의 X선의 강도는 X선의 초점으로부터 일정거리에서의 조사 선량율에 해당한다. 곡선은 각각 연속된 파장분포를 가지고 있다. 이와 같은 연속 스펙트럼을 가지는 X선을 연속 X선이라고 하며, 백색광과 비슷하게 여러가지 파장의 X선으로 되어 있기 때문에 백색 X선이라고도 한다. 백색 X선은 여러 종류의 에너지, 다양한 파장을 가지는 X선의 집합체이다. 타겟 금속의 종류를 바꾸었을 때 X선의 강도는 타겟 금속의 원자번호에 거의 비례한다. 따라서 투과시험용 X선관의 타겟으로 원자번호가 높고 융점이 높은 텅스텐을 사용함으로써 X선의 발생효율을 높일 수 있다.

X선 발생장치에서 관전류가 증가하면 표적에 충돌할 수 있는 전자 수도 증가하며, 이에 따라 X선의 강도가 증가한다. 관전압이 증가하면 강도의 증가와 더불어 짧은 파장의 X선이 생성되어 투과력을 증가시킨다.