Физические величины - Бабичев А.Н.
ISBN 5-283-04013-5
Скачать (прямая ссылка):
<7=1— ^sWX2/(2тс%),
где N — число электронов в 1 см8; Я. — длина волны, см; е и т — заряд и масса электрона. ,
Так как e*/(mc2) = 2,8-IO-13 см, А2~10-1в см, Л/« ~ IO23-J-IO25 см3, то порядок второго члена в выражении для q меньше IO-4. Таким образом, для рентгеновского излучения <7 меньше единицы, хотя и мало отличается от нее.
Ввиду близости q к единице рентгеновское излучение фокусировать с помощью лннз и призм практически невозможно. В рентгеновской оптике пучки формируют чаще всего с помощью диафрагм лнбо зеркал с полным внешним отражением. Используются также дифракционные методы фокусировки пучков.
Источником рентгеновского излучения служит электронная рентгеновская трубка. В ней электроны, испускаемые накаленным катодом (вольфрамовой нитью или спиралью), ускоряются электрическим полем и направляются на металлический анод. Энергия электронов при их резком торможении в веществе анода преобразуется в фотоны рентгеновского излучения:
^Фотона — h4 — E1 — E2,
где h — постоянная Планка; v — частота излучения; E1 и E2 — энергия электронов соответственно до и после соударения с анодом. Возникающее излучение состоит обычно из тормозной и характеристической составляющих. Максимальная частота Vmax илн минимальная длина волны Xmin соответствует полной остановке электронов (E2=O):
A^max = he Ilmin = E1 = rf/,
где U — ускоряющее напряжение, кВ; Xmin= 1,24/1/, нм.
Поскольку E2 может принимать любое значение, меньшее Eu то непрерывный спектр со стороны длинных волн ограничен лншь поглощением длинноволнового излучения в материале окна трубкн и в воздухе. Максимальной интенсивности в сплошном спектре соответствует длина волны спектра X« 1,5 Xmtn.
В качестве мощного источника рентгеновского излучения в последнее время используют еннхротронное, или магннтотормозное, излучение, возникающее прн движении релятивистских заряженных частиц в однородном магнитном поле. Спектр синхротронного излучения практически непрерывно заполняет диапазон от инфракрасного до высокоэнергетического рентгеновского излучения. Направление излучения совпадает с мгновенной скоростью заряженной частицы и сосредоточено в конусе с углом раствора 6«?/(тс2), где E — энергия заряженной частицы, т — ее масса, с — скорость света.
Для измерения энергии рентгеновского излучения согласно РД 50-454—84 рекомендуется применять внесистемную единицу электрон-вольт. В соответствии с ГОСТ 8.417-—81 единица электрон-вольт и десятичные кратные ей единицы допускаются к применению без ограничения срока наравне с единицами СИ:
X = = hc/E;
E(к = 1 нм) = Ас/10-9 м = 1239,851 9(32) эВ;
I (E= 1 эВ) = Ас/1 эВ = 1239,851 9 (32) нм.
Ниже приведены соотношения между рекомендованными и внесистемными единицами:
1 kX = 0,100202 нм;
1 Ry = 13,605802 эВ;
~(Е =1 эВ) = 1 эВ/Ас = 8065,479 см""*.
35.2. ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИЙ СПЕКТР РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Характеристический спектр возникает при определенном ускоряющем напряжении U, зависящем от атомного номера Z материала анода. Появление характеристического спектра легко объяснить на основании кван-товомеханических представлении о строении атома.
Ускоренные в трубке электроны могут «выбить» тот или иной внутренний электрон атома анода Возникновение электронной вакансии переводит атом в возбужденное состояние. Возвращение атома в невозбужденное состояние сопровождается выДеленйем избытка энергии в виде кванта рентгеновского излучения Hv=El—En, где Е\ — энергия электронов внешних оболочек, a E0 — энергия электронов внутренних оболочек.
В рентгеновской спектроскопии приняты следующие
959 обозначения [1]. Термы уровней атома, для которых Индексы у этих букв соответствуют разным значениям главное квантовое число равно 1, 2, 3, 4, 5 и 6, обо- орбитального и полного момента электрона согласно значаются соответственно буквами К. L. М, N. О. Р. схеме:
Уровень электрона в атоме Is 2s ZPl/2 2Рзг> 3s 3Pip 3 Pzn Sd3J2 Sd5l2 и т. д.
Терм уровня К Ll Lu Llll M1 Mn Щи Mv И Т. д.
Линии, соответствующие переходам электрона в атоме на K-, L-, M-, N-оболочки, образуют K-, L-, M-, N-серы и рентгеновского излучения. Линии, возникающие при переходах по такой простой диаграмме уровней, называют диаграммными линиями.
Частота какой-либо линии v, Гц, изменяется при переходе от одного элемента к другому по закону Мозли:
V % R00 С ( Z — 0)2 ( л-2 — nj2) ,
где Roc =109737,3 см-1 — постоянная Ридберга; с — скорость света; п — главное квантовое число (здесь индекс 0 относится к конечному, а 1 — к исходному состоянию электрона); о — постоянная экранирования.
При постоянном анодном токе интенсивность характеристического излучения Ic растет пропорционально (U--Ukp)3/2/U, где Ukv — порог возбуждения линии. Максимум отношения интенсивности характеристического излучения к интенсивности сплошного спектра достигается при U=3 t/кр,
Таблица 35.1. Обозначение диаграммных линий рентгеновского излучения [2]
/(-серия L-серия M-серия
Переход Индекс Переход Индекс линии Переход Индекс линии Переход Индекс линии
