Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Вопрос №6. Спектры рентгеновских лучей. Сплошной и характеристический спектры.
Рентгеновские лучи - это электромагнитные волны, обладающие сравнительно короткой длиной от 10-4 до 102 А. Коэффициент преломления рентгеновских лучей мало отличается от единицы: n=1—δ, где δ=10-6—10-5.
Так же, как и световые лучи, рентгеновские лучи могут быть линейно-поляризованными.
В рентгеновской трубке разность потенциалов между катодом и анодом-мишенью (десятки киловольт) ускоряет электроны, бомбардирующие анод. Возникающее при этом излучение состоит обычно из тормозной и характеристической составляющих.
Сплошной спектр (тормозное излучение) рентгеновских лучей возникает при резком торможении падающих на анод электронов. Особенности этого излучения определяются разностью потенциалов между анодом и катодом U и током через трубку (рис. 1 левый). При торможении электронов на аноде их кинетическая энергия переходит в энергию одного или (последовательно) нескольких квантов , где p – энергия, которую имеет электрон после первого столкновения с атомом. Величина p может меняться от 0 до eU. Если p = 0, то излучается квант максимальной энергии и , здесь выражена в ангстремах, а U – в киловольтах. Если 0, то испускаются фотоны меньших энергий. Непрерывная бомбардировка анода электронами сопровождается появлением совокупности квантов с разной энергией, которые воспринимаются как непрерывный поток лучей с различными длинами волн. Максимальной интенсивности соответствует длина волны спектра .
Распределение интенсивности излучения в пространстве неоднородно, максимальная интенсивность направлена (в зависимости от ускоряющего напряжения) под углом к зеркалу анода, нормального к пучку электронов.
Рис.1 Распределение интенсивности в сплошном спектре рентгеновского излучения и распределение интенсивности в спектре излучения молибденовой трубки.
Например, потенциал возбуждения К-серии железа равен 7,10; меди— 8,86; молибдена — 20,0 кВ
Характеристический спектр рентгеновских лучей возникает при повышении ускоряющего напряжения на трубке. При некотором, определенном для каждого материала напряжении на фоне непрерывного спектра появляются максимумы линейного спектра, который является характеристикой материала анода (рис.1 правый). Ускоренные в трубке электроны могут выбить электрон с близких к ядру электронных орбит атомов анода. Образование электронной вакансии переводит атом в возбужденное состояние со временем жизни около 10-8 с. При переходе атома в невозбужденное состояние путем самопроизвольного заполнения вакансии электроном с более далекого от ядра уровня избыток энергии выделяется в виде кванта рентгеновского излучения. Энергия испускаемого кванта равна разности энергий электрона на внешнем и вакантном уровнях.
Схема возник-я хар-ого излуч.. Схема эл-х переходов. К – серия хар-ого спектра.
Характеристический спектр содержит линии нескольких серий. Для тяжелых элементов установлено наличие К-, L-, М-, N-, 0-серий. Излучение каждой серии появляется только при достижении определенного значения напряжения, называемого потенциалом возбуждения.
Спектры характеристического излучения различных элементов одинаковы по своему строению, а их особенности обусловлены строением электронных оболочек атомов. При увеличении атомного номера элемента анода наблюдается смещение характеристического спектра в сторону коротких волн, т. е. высоких частот. Эта закономерность установлена Мозли, она записывается в видеили (ν)-2=p(z-σ),
где р - константа, соответствующая данной линии; z—порядковый номер элемента; б—поправка на экранирование заряда ядра электронами. Появление линий характеристического спектра обусловлено переходами электронов на внутренние оболочки атомов. Так, переход электронов с L- на K-оболочку приводит к появлению Кα1 и Ka2 - линий, с М- на К — Kβ линий. При рассмотрении возникновения серий характеристического излучения необходимо учитывать строение энергетических уровней атома