બ્રેમ્સ્ટ્રાહલુંગ : અવમંદક વિકિરણ : દ્રવ્ય(માધ્યમ)માં થઈને ઇલેક્ટ્રૉન પસાર થતાં ઉત્સર્જિત થતું વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ. કોઈ પણ વિદ્યુતભારિત કણને પ્રવેગિત કરવામાં આવે ત્યારે તે વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણનું ઉત્સર્જન કરે છે. જ્યારે ઇલેક્ટ્રૉન દ્રવ્યમાં થઈને પસાર થાય છે ત્યારે પરમાણુની ધન ન્યૂક્લિયસ વડે ઇલેક્ટ્રૉન આકર્ષાઈને પ્રવેગિત થાય છે. આવો પ્રવેગિત ઇલેક્ટ્રૉન જે વિકિરણનું ઉત્સર્જન કરે છે તે X-કિરણોના સ્વરૂપનો હોય છે.
રેડિયો-ઍક્ટિવ પરમાણુની ન્યૂક્લિયસ આલ્ફા (હીલિયમ ન્યૂક્લિયસ) અને બીટા (ઇલેક્ટ્રૉન) જેવા વિદ્યુતભારિત કણો તથા ગૅમા-કિરણો(વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ)નું ઉત્સર્જન કરે છે. બીટા-કણ(ઇલેક્ટ્રૉન) જ્યારે માધ્યમમાં થઈને પસાર થાય છે ત્યારે માધ્યમના કણોનું આયનીકરણ (ionization) થતું હોય છે.
તેને કારણે ઇલેક્ટ્રૉન ઊર્જા ગુમાવે છે. સામાન્યત: ઓછી ઊર્જા ધરાવતા બીટાકણો આયનીકરણની પ્રક્રિયા દ્વારા ઊર્જા ગુમાવે છે.
બ્રેમ્સ્ટ્રાહલુંગ (અવમંદક વિકિરણ) એ ઇલેક્ટ્રૉન વડે ઊર્જા ગુમાવવાની બીજી ઘટના છે. વધુ ઊર્જા એટલે કે 10 MeV કરતાં વધુ ઊર્જા ધરાવતા સાપેક્ષિકીય (relativistic) ઇલેક્ટ્રૉન બ્રેમ્સ્ટ્રાહ્લુંગની પ્રક્રિયા દ્વારા વિકિરણ પેદા કરે છે. બ્રહ્માંડકિરણો(cosmic rays)ના વર્ષણ(shower)માં ઉચ્ચ ઊર્જા ધરાવતાં ગૅમા-કિરણોનું મુખ્ય ઉદભવસ્થાન બ્રેન્સ્ટ્રાહલુંગ છે.
વધુ ઊર્જા ધરાવતા બીટા કણો માટે આ ઘટના સામાન્ય છે. ન્યૂક્લિયસના પ્રબળ વિદ્યુતક્ષેત્રમાં થઈને ઇલેક્ટ્રૉન પસાર થાય છે ત્યારે અવમંદક વિકિરણ ઉત્સર્જિત કરે છે. આ રીતે બીટા-કણ બે પ્રકારે ઊર્જા ગુમાવે છે – (1) આયનીકરણ દ્વારા અને (2) બ્રેમ્સ્ટ્રાહલુંગ દ્વારા એ આયનીકરણ દ્વારા ગુમાવાતી ઊર્જા અને એ વિકિરણ દ્વારા ગુમાવાતી ઊર્જા છે. પ્રાયોગિક રીતે આ ગુણોત્તર નીચે પ્રમાણે મળે છે :
અહીં T બીટા-કણની ગતિ ઊર્જા અને Z માધ્યમનો પરમાણુ ક્રમાંક છે. સીસા (Z = 82) જેવા ભારે તત્વ માટે બ્રેમ્સ્ટ્રાહલુંગની ઘટના મહત્વની બને છે. એટલે કે વિકિરણ દ્વારા વિશેષ ઊર્જા ગુમાવાય છે.
પરમાણુ સાથે ઇલેક્ટ્રૉન અથડાતાં મળતું બ્રેમ્સ્ટ્રાહલુંગ વર્ણપટ સળંગ હોય છે. આવૃત્તિ ν = 0થી ν = νmax (જ્યાં νmax ફોટૉનની મહત્તમ આવૃત્તિ છે.) વચ્ચે સળંગ વર્ણપટ મળે છે. અહીં ઉત્સર્જિત ફોટૉનની મહત્તમ ઊર્જા hνmax = T છે. જ્યાં T ઇલેક્ટ્રૉનની પ્રારંભિક ગતિ-ઊર્જા છે અને h પ્લાંકનો અચળાંક છે. ઇલેક્ટ્રૉન ઓછી ઊર્જા ધરાવતો હોય એટલે કે બિનસાપેક્ષિકીય (non-relativistic) હોય ત્યારે અવમંદક વિકિરણ(બ્રેમ્સ્ટ્રાહલુંગ)નું કોણીય વિતરણ સમદૈશિક (isotropic) હોય છે, પણ ઇલેક્ટ્રૉન ઘણી વધુ ઊર્જા ધરાવતો હોય તો અગ્ર દિશામાં અવમંદક વિકિરણ વિશેષ હોય છે. વિતરક ક્રાંતિકકોણ કરતાં મોટા કોણે ભાગ્યે જ અવમંદક વિકિરણ મળે છે, જ્યાં me ઇલેક્ટ્રૉનનું દળ અને C પ્રકાશનો વેગ છે. θc કોણે મળતા અવમંદક વિકિરણમાં વિદ્યુત સદિશનું વિકિરણની દિશા અને આપાત ઇલેક્ટ્રૉનના વેગની દિશાના સમતલને લંબરૂપે ધ્રુવીભવન થાય છે. θc કોણની નજીક જ અવમંદક વિકિરણનું ધ્રુવીભવન નોંધપાત્ર હોય છે. ઇલેક્ટ્રૉનની પ્રચક્રણ(spin)દિશા અને તેના વેગની દિશા સમાંતર હોય ત્યારે ઇલેક્ટ્રૉન સંગત (longitudinal) ધ્રુવીભવન ધરાવે છે. આવો ઇલેક્ટ્રૉન વર્તુળાકાર પ્રકારનું ધ્રુવીભૂત બ્રેમ્સ્ટ્રાહલુંગ ઉત્સર્જિત કરે છે. આ ઘટના કોણ પરત્વે સંવેદનશીલ નથી માટે બીટાક્ષય દરમિયાન ઉત્સર્જિત થતા ઇલેક્ટ્રૉનના સંગત ધ્રુવીભવનના વિશ્લેષણ માટે વધુ ઉપયોગી છે.
સિન્ક્રોટ્રૉન વિકિરણ : વ્યાપક રીતે બ્રેમ્સ્ટ્રાહલુંગ એ એવું વિકિરણ છે, જે કોઈ પણ પ્રકારના બળ વડે પ્રવેગિત થતાં વિદ્યુતભારિત કણથી પેદા થાય છે. ઘન પદાર્થના પરમાણુઓની સંરચનાના અન્વેષણ માટે પારજાંબલી (ultraviolet) અને નરમ (soft) X-કિરણોના વિભાગમાં ફોટૉનના સ્રોત તરીકે બ્રેમ્સ્ટ્રાહલુંગની જગાએ સિન્ક્રોટ્રૉન વિકિરણનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. બ્રેમ્સ્ટ્રાહલુંગ એટલે વિદ્યુતબળ વડે ઇલેક્ટ્રૉનને પ્રવેગિત કરવાથી મળતું વિકિરણ; જ્યારે સિન્ક્રોટ્રૉન વિકિરણ એટલે ઉચ્ચ ચુંબકીય બળ વડે ઇલેક્ટ્રૉનને પ્રવેગિત કરવાથી મળતું વિકિરણ. બ્રેમ્સ્ટ્રાહલુંગની જેમ સિન્ક્રોટ્રૉન વિકિરણ પણ સળંગ વર્ણપટ ધરાવે છે. સિન્ક્રોટૉન વિકિરણ વડે મળતું વર્ણપટ ચોક્કસ રીતે પરિકલનીય (calculable) હોય છે તથા પરમાણુ સંક્રાંતિઓ (transitions) વડે પેદા થતા વર્ણપટીય (spectral) પ્રકાશથી અસંદૂષિત (uncontaminated) હોય છે. આ વિકિરણ વધુ ક્ષમતા અને તેજસ્વિતા ધરાવે છે.
પ્રહલાદ છ. પટેલ