113年:放射診斷(1)
7.關於 X 光管陰極的敘述,下列何者最不適當?
AA.鎢之熱發射(thermal emission)效率較其他金屬高,故常作為陰極燈絲之材料
BB.陰極燈絲添加釷,可增加熱發射效率
CC.聚焦杯(focusing cup)通常為正電位,用以打散電子
DD.增加燈絲電流有助於增加管電流
詳細解析
本題觀念:
本題考查 X 光管(X-ray tube)陰極(Cathode)的基本構造與物理原理。X 光管的陰極主要負責產生電子,並將電子束導向陽極(Anode)。陰極通常由兩大部分組成:負責產生熱電子的「燈絲(Filament)」以及負責將電子束集中的「聚焦杯(Focusing cup)」。理解這兩個組件的材質特性、電性以及與管電流(mA)的關係,是放射線儀器學的基礎。
選項分析
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A. 鎢之熱發射(thermal emission)效率較其他金屬高,故常作為陰極燈絲之材料 適當。鎢(Tungsten, 原子序 74)具有極高的熔點(約 3422°C)與較低的氣化率,因此能夠承受極高的加熱溫度而不易熔斷或大幅蒸發。在高溫狀態下,鎢能有效產生熱電子發射(thermionic emission)。相較於其他一般金屬,鎢的物理與熱力學特性使其成為陰極燈絲最理想、最常被使用的材料。
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B. 陰極燈絲添加釷,可增加熱發射效率 適當。為了進一步提升熱電子發射效率並延長燈絲壽命,燈絲通常會以鎢為主,並加入約 1%~2% 的釷(Thorium),形成「釷鎢合金(Thoriated tungsten)」。釷的功函數(Work function)較低,這使得電子在較低的溫度下就更容易從燈絲表面逸出,進而增加熱發射效率。
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**C.
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