Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Спектр излучения рентг. трубки — первичного рентг. излучения — является наложением характеристического Р. с. на тормозной. Исследуемое вещество в этом случае слуйсит анодом трубки. Характеристич. излучение атомов анода возбуждается при ионизации их внутр. оболочек электронным пучком, тормозное излучение — при торможении электронов в веществе анода. Характеристич. Р. с. получаются также при возбуждении флуоресценции в рентг. диапазоне вещества первичным рентг. излучением.
Характеристические рентгеновские спектры состоят из спектральных серий (К, L, М, N, О), все линии каждой из к-рых объединены общим начальным уровнем ионизации; уровни энергии, с к-рых происходит квантовый переход при заполнении образовавшейся вакансии для линий одной серии различны. Вероятность излучат, переходов разл. мультипольности, а следовательно, и интенсивность соответствующих спектральных линий определяются различными отбора правилами. Переходы для наиб, ярких линий К- и L-серий, а также обозначения этих линий приведены на рис. 1. Линии одной серии элементов образуют одинаковые группы дублетов, что позволило дать им одинаковые для всех ат. номеров Z обозначения греческими пли латинскими буквами. Зависимость спектрального положения одноимённых линий от Z определяется Моали законом.
С возрастанием напряжения V на реитг. трубке в Р. с. появляются одновременно все линии д-серии* когда V превысит потенциал V9 возбуждения нижнего общего для них уровня энергий (0-серия — одна из K-, L-, M-, ...серий). С дальнейшим повышением V элек-троны проникают глубже в анод, всё большее число
РЕНТГЕНОВСКИЕ
РЕНТГЕНОВСКИЕ
М$ • W4-Afi M 2' Mi ¦ h' iZ'
L\'
К
—
t
Pl і
L -серия
n L J
З '2 5/2
З 2 3/2 З 1 3/2
«2 “і Рз Pi Pb Ps
1 0 I/2
-серни
Ряс. 1. Схема K-, L- и М-уровней анергии атома и основные линии К- и L-серий; n, I, j — главное, орбитальное и внутреннее квантовые числа уровней энергии К, L1, Lt и др.
атомов возбуждается и испускает излучение 9-серии: интенсивность Iq линий растёт. Для напряжений Vq < V < 3Vg интенсивность ^-линий Iq ~ (V — V9)2. С дальнейшим ростом V рентг. излучение частично по-глощается атомами анода при выходе из него, рост Zg замедляется. При F ^ HVq с дальнейшим повышением
щей энергию дублета ^Ccx1 а: в сиектре появляется руб? лет Ka3i, называемый сателлитом осн. дубм* та Aali8.1 В результате процессов, связанных с, начал*» ной двукратной (или многократной) ионнзацией атоод в Р. с. появляются многочисл. сателлиты — спутники осн. линий однократной ионизации атома. Интенсив» ность сателлитов в десятки или сотни раз слабее ннтек» снвности осн. линии, однако при бомбардировке ат<& мов тяжёлыми ионами высокой энергии вероятность многократной ионизации атома превосходит вероят? ность его однократной ионизации и интенсивность осн. линин оказывается значительно меньше интенсив^ ности сателлитов.
Тормозной рентгеновский спектр. Тормозное излучение рентг. трубки возникает прн рассеянии электронов на электростатич. поле аюма. Потеря энергии электрона на излучение при этом носит квантовый характер и сопровождается испусканием фотона с энергией Йм, к-рая не может превосходить кинетич., энергию S электрона: to ^ Частота ш0, соответствующая равенству Йю0 — /, наэ. квантовой границей тормозного спектра. Длина волны X0 = 2лс/о>0 (также называемая границей тормозного спектра) завцсит от напряжения V на рентг. трубке:
X0=HcfeV=1 т 240/V
(X0-B нм, V — в кВ). При X < X0 интенсивность тормозного излучения It = 0. С ростом X от X0 до Xm = V интенсивность Iq уменьшается, т. к. большинство = (3/2)А,0 интенсивность /т возрастает, а затем падает,
т. к. возрастает поглощение тормозного излучения веществом анода, т. е. возбуждение его ЛГ-серии (рис. 2).
362
возбуждённых атомов располагается так глубоко в аноде, что их излучение поглощается в нём.
При возбуждении первичным излучением флуоресценции в рентг. диапазоне длин волн (см. Люминесценция) интенсивность линнй флуоресценции зависит от энергии ha> фотонов первичного излучения. Если ш < Wg, где W9 — частота порога возбуждения 9-серии, TO Iq — 0. При Cl) — (Oq появляется ВСЯ 9-серия флуоресцентного излучения, но с дальнейшим возрастанием w > интенсивность Iq быстро падает. Поэтому для возбуждения флуоресцентного излучения для аиода используют вещество, яркие линии характери-стпч, спектра к-рого расположены со стороны частот со > (Og и как можно ближе к со9. Для возбуждения флуоресцентного излучения 9-серии данного элемента можио также использовать тормозное излучение анода реитг. трубки из атомов элементов с возможно большим Z,
Интенсивность характеристич. спектра (как первичного, так и флуоресцентного) зависит от вероятности рг излучат, перехода атома с вакансией на 9-уровне, к-рая определяется суммарной вероятностью испускания фотонов при заполнении дайной вакансии электроном каждого из вышерасположенных уровней. Однако с вероятностью рА та же вакансия может заполняться электроном бе зызлучательно в результате оже-эффекта. Для ЛТ-серни средних и тяжёлых элементов Pr > PА, для лёгких элементов Pt < рА. Для остальных серий всех элементов Pr PА. Отношение 1 ~ РтКРг + Pa) наз* выходом характеристич. излучения.
