Un fotone è, in termini semplici, una particella elementare portatrice di forza, cioè un bosone 2 (obbedisce alla legge statistica di Bose-Einstein). Ha una massa zero (massa a riposo) e viaggia a c, la velocità della luce nel vuoto. È definito stabile senza carica elettrica ed esibisce proprietà sia ondulatorie che particellari (la cosiddetta dualità onda-particella). La grandezza dell’energia dei fotoni è direttamente proporzionale alla frequenza (E = hν) e inversamente proporzionale alla lunghezza d’onda (E = hc/λ). Per lo scopo di questo articolo, un fotone si riferisce ad una particella senza carica usata per descrivere la porzione di particella di un’onda elettromagnetica.

Fotone a raggi X

I fotoni sono chiamati raggi X se sono prodotti dalle interazioni degli elettroni. Un fotone a raggi X ha una lunghezza d’onda da 0,01 a 10 nanometri, con una frequenza da 3×1016 Hz a 3×1019 Hz. Possiede abbastanza energia (da 100 eV a 100 keV) per rompere i legami molecolari e ionizzare gli atomi rendendolo, per definizione, una radiazione ionizzante.

Questi fotoni a raggi X interagiranno con la materia attraverso lo scattering Compton, l’assorbimento fotoelettrico e lo scattering Rayleigh.

La lunghezza d’onda di un fotone è identica alla lunghezza d’onda dell’onda elettromagnetica di cui è descritto essere parte.

Produzione di fotoni a raggi X

I fotoni a raggi X sono generati più spesso in un tubo a raggi X sigillato sotto vuoto, utilizzando un alto potenziale di tensione per accelerare gli elettroni da un catodo ad un anodo rotante, spesso composto da tungsteno.

L’energia del fotone a raggi X è definita dalla tensione nel tubo moltiplicata per la carica dell’elettrone, per esempio 100 kV creerà solo fotoni a raggi X con un’energia massima di 100 KeV.