เบรมส์ชตราลุง* (bremsstrahlung)

สุรศักดิ์ พงศ์พันธุ์สุข
กลุ่มวิจัยและพัฒนานิวเคลียร์
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาเมื่ออนุภาคเคลื่อนที่เร็วที่มีประจุ เกิดความหน่วงและเบนทิศทาง เนื่องจากเคลื่อนที่เข้าใกล้อนุภาคที่มีประจุอีกชนิดหนึ่ง เช่น เมื่ออิเล็กตรอนที่มีประจุลบ เคลื่อนที่เข้าไปในสสาร ผ่านไปตามสนามแม่เหล็กกำลังสูงของนิวเคลียส ที่มีประจุบวกของอะตอมมากมายในสสารนั้น อิเล็กตรอนจึงถูกหน่วงความเร็วลง และทิศทางการเคลื่อนที่ก็ถูกเบน พร้อมกับปล่อยรังสีออกมาซึ่งโดยมากได้แก่รังสีเอกซ์
 
 
รังสีเอกซ์เบรมส์ชตราลุง (source : ehs.uky.edu/)
เบรมส์ชตราลุงยังใช้หมายถึงกระบวนการที่ทำให้เกิดรังสีโดยวิธีนี้ด้วย และในความหมายที่กว้างขึ้น เบรมส์ชตราลุงยังหมายรวมถึงรังสีใด ๆ ก็ตามที่เกิดจากความเร่งหรือความหน่วงของอนุภาคใด ๆ ดังนั้น รังสีซิงโครทรอน ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากอนุภาคถูกเร่งให้เร็วขึ้นด้วยสนามแม่เหล็ก และเคลื่อนที่เร็วขึ้นวนเป็นเกลียวไปตามแนวสนามแม่เหล็กพร้อมกับปล่อยรังสีคลื่นวิทยุออกมา ก็จัดเป็นเบรมส์ชตราลุงด้วย แต่โดยมากมักใช้ในความหมายแคบ ๆ กับการชลอของอิเล็กตรอนในสสารดังกล่าวข้างต้น
 
 
รังสีซิงโครทรอนเบรมส์สตราลุง (source : abyss.uoregon.edu/)
สมบัติของเบรมส์ชตราลุงเป็นรังสีที่มีเสปกตรัมแบบต่อเนื่อง (ปล่อยพลังงานออกมาทุกความยาวคลื่น) ปรากฏการณ์นี้ค้นพบระหว่างปี ค.ศ. 1888-1889 โดย นิโคลา เทสลา (Nikola Tesla : 10 กรกฎาคม 1856 – 7 มกราคม 1943) นักประดิษฐ์ชาวอเมริกันเชื้อสายเซิร์บเกิดในจักรวรรดิออสเตรีย
 
 
นิโคลา เทสลา (source : www.astronomija.co.yu/)
รังสีเอกซ์จากเครื่องเอกซเรย์ทางการแพทย์ก็เป็นเบรมส์ชตาลุง โดยผลิตจากหลอดเอกซเรย์ซึ่งวิธีการทำงานคือ หลอดเอกซเรย์มีลักษณะเป็นกระบอกสุญญากาศประกอบด้วยขั้วไฟฟ้า 2 ขั้ว ได้แก่ แคโทด (ขั้วลบ) และแอโนด (ขั้วบวก) เมื่อแคโทดถูกทำให้ร้อน ก็จะปล่อยอิเล็กตรอนออกมา เรียกว่า การปล่อยแบบเทอร์มิออนิก (thermiomic emission) อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากแคโทดนี้จะเคลื่อนไปยังแอโนด ซึ่งความต่างศักย์สูงมากระหว่างแคโทดและแอโนด จะเร่งให้อิเล็กตรอนพลังงานสูงชนเข้ากับแอโนด และเกิดอันตรกิริยา ตามกระบวนการเบรมส์ชตราลุง กับวัสดุที่เป็นแอโนด ซึ่งมักได้แก่โมลิบดินัมหรือวุลแฟรม และปล่อยรังสีเอกซ์ออกมานำไปใช้ตรวจวินิจฉัยทางการแพทย์
 
 
หลอดเอกซเรย์ (source : hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/)
หมายเหตุ: *ชื่อเบรมส์ชตราลุงเป็นภาษาเยอรมันและเป็นการออกเสียงตามสำเนียงเยอรมัน โดยมาจากการรวมคำ 2 คำเข้าด้วยกัน คือ brems หรือ bremsen เป็นคำกิริยาหมายถึง ลดความเร็ว หรือ เบรก (เช่น การเบรกรถให้ช้าลง) และคำนาม strahlung หมายถึง รังสี เมื่อรวมกันจึงหมายถึง รังสีที่เกิดจากการเบรกหรือลดความเร็วให้ช้าลง ตรงกับภาษาอังกฤษว่า braking radiation หรือ deceleration radiation