Рентгеновские спектры » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Рентгеновские спектры

09.07.2021

Электромагнитные волны образуют непрерывный ряд, длины волн в котором изменяются от радиоволн с длинами порядка тысяч метров до космического излучения, длины волн которого имеют порядок 10 м (миллионная часть миллионной части метра!). Все формы электромагнитного излучения имеют некоторые общие свойства, такие как распространение вдоль прямой линии со скоростью 300 тыс. км/с в вакууме, отражение, преломление по закону Спелля, дифракцию на ребрах, щелях или решетках; связь между энергией и длиной волны выражается для них законом Планка:

E = hv = hc'λ,


где E — энергия; v — частота; с — скорость распространения; λ — длина волны; h — постоянная Планка. Таким образом, чем короче длина волны, тем больше энергия и больше проникающая способность. Рентгеновские лучи занимают только малую часть спектра с длиной волн, изменяющейся в пределах чуть больше чем между 100 и 0,02 А (рис. 3.1). Рентгеновские лучи, используемые при исследовании кристаллов, имеют длины волн порядка одного ангстрема. Длины волн видимого света лежат между 7200 и 4000 А, что больше чем в 1000 раз превосходит длины рентгеновского излучения и, следовательно, их энергия и проникающая способность меньше, чем у рентгеновского излучения.
Рентгеновские спектры

Когда электроны, движущиеся с большой скоростью, ударяют в атомы какого-либо элемента, возникают рентгеновские лучи, как в случае рентгеновской трубки, где электроны бомбардируют материал мишени. Эти рентгеновские лучи производят два типа рентгеновских спектров — непрерывный и характеристический (рис. 3.2).

В современных рентгеновских трубках почти полный вакуум. Трубка в качестве катода содержит вольфрамовую нить, которая является источником электронов. Анод состоит из металла, такого как молибден, медь или железо, и действует как мишень для электронов. Нить нагревается проходящим электрическим током; движение электронов, испускаемых ею, ускоряется по направлению к мишени анода высоким напряжением, приложенным к трубке. Рентгеновские лучи возникают, когда электроны ударяются о мишень (анод). Характер рентгеновских лучей зависит от металла мишени и приложенного напряжения. Рентгеновские лучи не возникают до тех пор, пока не будет достигнуто минимальное значение ускоряющего напряжения, зависящее от материала мишени. В этот момент появляется непрерывный спектр. С увеличением потенциала интенсивность всех длин волн увеличивается и значение минимума длин все уменьшается (см. рис. 3.2). Непрерывный спектр, называемый также белым излучением, вызывается последовательной потерей энергии бомбардирующих электронов в сериях встреч с атомами материала мишени. Если электрон мгновенно останавливается, он теряет всю свою энергию сразу, и рентгеновское излучение, испускаемое в этот момент, имеет самую короткую длину волны (см. рис. 3.2, а). Последовательная потеря энергии от потока электронов вызывает непрерывное изменение длин волн, которое может быть нанесено на график, как гладкая функция интенсивности относительно длины волны (см. рис. 3.2, а). Кривая начинается у коротковолновой границы, поднимается до максимума и направляется к бесконечности при очень малых значениях интенсивности.

Если напряжение в рентгеновской трубке увеличивается до критического уровня, который зависит от элемента мишени, то на непрерывный спектр накладывается линейный спектр характеристического излучения, характерного для материала мишени. Это характеристическое излучение, во много раз более интенсивное, чем непрерывный спектр, состоит из нескольких изолированных длин волн, как показано на рис. 3.2, б пиками β и α.

Характеристический рентгеновский спектр возникает при бомбардировке электронами, которые имеют достаточную энергию для того, чтобы выбить электроны из внутреннего электронного слоя атомов материала мишени. Когда эти внутренние электроны удалены, они оставляют вакансии, заполняемые электронами из окружающих электронных слоев — уровней. Электронные переходы с внешних на внутренние оболочки сопровождаются эмиссией рентгеновского излучения со специфической длиной волны. Электронные переходы с оболочки L на оболочку К вызывают Kα излучение, а переходы с оболочки M на оболочку К вызывают Kβ излучение (см. рис. 3.2, б). Пик Кβ может быть устранен соответствующим фильтром, пропускающим почти единственную длину волны, которая, по аналогии с монохроматическим светом, называется монохроматическим рентгеновским излучением. Излучение Kα состоит из двух пиков Kα1 и Кα2, которые очень близки друг к другу по длине волны. Длины волн характеристического рентгеновского излучения, испускаемого различными металлами, были точно измерены. Наиболее употребляемые длины волн Кα (среднее взвешенное Kα1 и Kα2) таковы:

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: