쿨리지관

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쿨리지관(Coolidge tube)은 미국의 물리학자 윌리엄 데이비드 쿨리지(William David Coolidge)가 1913년에 발명한 X선관입니다. 쿨리지관은 다음과 같은 특징과 원리를 가지고 있습니다.
특징 및 원리:

• 열음극 X선관: 쿨리지관은 열음극을 사용하여 전자를 방출합니다. 즉, 진공관 내의 필라멘트(음극)를 가열하여 열전자를 방출하고, 이 열전자를 고전압으로 가속시켜 양극(target)에 충돌시켜 X선을 발생시킵니다.
• 고진공: 쿨리지관 내부는 10⁻⁶~10⁻⁸ Torr의 고진공 상태를 유지합니다. 이는 전자가 자유롭게 운동할 수 있는 환경을 제공하여 X선 발생 효율을 높입니다.
• 제동 복사: 가속된 전자가 양극(보통 텅스텐, 몰리브덴, 구리 등의 금속)에 충돌하면 급격히 감속되면서 운동 에너지를 잃고, 이 잃은 에너지가 X선 형태로 방출됩니다. 이를 제동 복사(bremsstrahlung)라고 합니다.
• X선 강도 및 파장 조절: 쿨리지관은 필라멘트의 가열 온도(전류)와 양극에 걸리는 전압을 조절하여 X선의 양(강도)과 파장(투과력)을 제어할 수 있습니다. 높은 가속 전압일수록 짧은 파장의 X선(경X선)이 발생하고, 필라멘트 전류가 높을수록 X선 강도가 증가합니다.

• X선 발생의 효율성 및 제어 가능성 향상: 쿨리지관은 이전의 기체 방전관(gas discharge tube)에 비해 X선 발생 효율이 높고, X선의 강도와 파장을 보다 정밀하게 제어할 수 있게 되었습니다.
• 다양한 분야에 응용: 쿨리지관의 발명으로 X선은 의료 진단(X선 촬영), 공학(비파괴 검사), 결정 구조 연구, 원소 분석 등 다양한 분야에서 널리 활용될 수 있게 되었습니다.