«Рентгеновские спектры»

спектры испускания и поглощения рентгеновских лучей (См. Рентгеновские лучи), т. е. электромагнитного излучения в области длин волн от 10^-4до 10³ Å. Для исследования спектров рентгеновского излучения, получаемого, например, в рентгеновской трубке (См. Рентгеновская трубка), применяют спектрометры с кристаллом-анализатором (или дифракционной решёткой) либо бескристальную аппаратуру, состоящую из детектора (сцинтилляционного, газового пропорционального или полупроводникового счётчика) и амплитудного анализатора импульсов (см. Спектральная аппаратура рентгеновская). Для регистрации Р. с. применяют рентгенофотоплёнку и различные детекторы ионизирующих излучений.

Спектр излучения рентгеновской трубки представляет собой наложение тормозного и характеристического Р. с. Тормозной Р. с. возникает при торможении заряженных частиц, бомбардирующих мишень (см. Тормозное излучение). Интенсивность тормозного спектра быстро растет с уменьшением массы бомбардирующих частиц и достигает значительной величины при возбуждении электронами. Тормозной Р. с. — сплошной, так как частица может потерять при тормозном излучении любую часть своей энергии. Он непрерывно распределён по всем длинам волн λ, вплоть до коротковолновой границы λ₀ = hc/eV(h —Планка постоянная, с — скорость света, е — заряд бомбардирующей частицы, V — пройденная ею разность потенциалов). С возрастанием энергии частиц интенсивность тормозного Р. с. Iрастет, а λ₀ смещается в сторону коротких волн (рис. 1). С увеличением порядкового номера Z атомов мишени I также растет.

Характеристические Р. с. испускают атомы мишени, у которых при столкновении с заряженной частицей высокой энергии или фотоном первичного рентгеновского излучения с одной из внутренних оболочек (К-, L-, М-... оболочек) вылетает электрон. Состояние атома с вакансией во внутренней оболочке (его начальное состояние) неустойчиво. Электрон одной из внешних оболочек может заполнить эту вакансию, и атом при этом переходит в конечное состояние с меньшей энергией (состояние с вакансией во внешней оболочке). Избыток энергии атом может испустить в виде фотона характеристического излучения. Поскольку энергии E₁начального и E₂ конечного состояний атома квантованы, возникает линия Р. с. с частотой ν = (E₁ — E₂)/h. Все возможные излучательные Квантовые переходыатома из начального К-состояния образуют наиболее жёсткую (коротковолновую) К-серию. Аналогично образуются L-, М-, N-серии (рис. 2). Положение линий характеристического Р. с. зависит от атомного номера элемента, составляющего мишень (см. Мозли закон).

Каждая серия характеристического Р. с. возбуждается при прохождении бомбардирующими частицами определённой разности потенциалов — потенциала возбуждения V_q(q — индекс возбуждаемой серии). При дальнейшем росте V интенсивность / линий этого спектра растет пропорционально (V —V_q)² затем рост интенсивности замедляется и при V—11V_q начинает падать.

Относительные интенсивности линий одной серии определяются вероятностями квантовых переходов и, следовательно, соответствующими Отбора правилами.Кроме наиболее ярких линий дипольного электрического излучения (См. Излучение), в характеристические Р. с. могут быть обнаружены линии квадрупольного и октупольного электрических излучений и линии дипольного и квадрупольного магнитных излучений.

Р. с. поглощения получают, пропуская первичное рентгеновское излучение непрерывного спектра через тонкий поглотитель. При этом распределение интенсивности по спектру изменяется — наблюдаются скачки и флуктуации поглощения, которые и представляют собой Р. с. поглощения. Для каждого уровня Р. с. поглощения имеют резкую низкочастотную (длинноволновую) Границу ν_q (hν_q=eV_q), при которой наблюдается первый скачок поглощения (рис. 3).

Р. с. нашли применение в рентгеновской спектроскопии (См. Рентгеновская спектроскопия), спектральном анализе рентгеновском (См. Спектральный анализ рентгеновский), рентгеновском структурном анализе (См. Рентгеновский структурный анализ).

Лит. см. при ст. Рентгеновские лучи.

М. А. Блохин

Рис.1. Распределение интенсивности I тормозного излучения W по длинам волн λ при различных напряжениях V на рентгеновской трубке.

Рис. 2. Схема К-, L-, М-уровней атома и основные линии К- и L-cepий.

Рис. 3. Зависимость интенсивности I тормозного рентгеновского спектра от частоты ν вблизи ν_q: 1 — без поглотителя; 2 — после прохождения поглотителя.

РЕНТГЕНОВСКИЕ СПЕКТРЫ

спектры испускания и поглощения рентг. излучения, т. е. эл.-магн. излучения в области длин волн от 10-4 до 103?. Для исследования Р. с. применяют спектрометры с диспергирующим элементом (кристаллом-анализатором или дифракц. решёткой) либо бездифракц. аппаратуру, состоящую из детектора (сцинтилляционного, газового пропорционального или полупроводникового счётчика) и амплитудного анализатора импульсов (см. СПЕКТРАЛЬНАЯ АППАРАТУРА РЕНТГЕНОВСКАЯ).

Спектр излучения рентгеновской трубки представляет собой наложение т о р м о з н о г о и х а р а к т е р и с т и ч е с к о г о Р. с. Тормозной Р. с. возникает при торможении заряж. ч-ц, бомбардирующих мишень (см. ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ). Интенсивность тормозного спектра быстро растёт с уменьшением массы бомбардирующих ч-ц и достигает значит. величины при возбуждении эл-нами. Тормозной Р. с.— сплошной, он непрерывно распределён по всем дл. волн l вплоть до KB границы l0= hc/eV (здесь е -заряд бомбардирующей ч-цы, V - пройденная ею разность потенциалов).

Рис. 1. Распределение интенсивности I тормозного излучения W по длинам волн l при разл. напряжениях V на рентг. трубке.

С возрастанием энергии ч-ц интенсивность тормозного Р. с. I растёт, а l0 смещается в сторону коротких волн (рис. 1); с увеличением порядкового номера Z атомов мишени I также растёт.

Характеристич. Р. с.— дискретные, их испускают атомы мишени при столкновении с заряж. ч-цей высокой энергии (п е р в и ч н ы е Р. с.) или рентг. фотоном (ф л у о р е с ц е н т н ы е Р. с.). В результате столкновения с одной из внутр. оболочек атома (К-, L-, М-,... оболочек) вылетает эл-н. Состояние атома с вакансией во внутр. оболочке (его нач. состояние) неустойчиво. Эл-н одной из внеш. оболочек может заполнить эту вакансию, и атом при этом переходит в конечное состояние с меньшей энергией, испуская избыток энергии в виде фотона характеристич. излучения. Поскольку энергии начального?1 и конечного?2 состояний атома квантованы, возникает линия Р. с. с частотой v= (?1-?2)/h. Все возможные излучательные квант. переходы атома из нач. K-состояния образуют наиболее жёсткую (коротковолновую ).К-серию.

Рис. 2. Схема К-, L-, М-уровней атома и осн. линии К- и L-серий.

Аналогично образуется L-, М-, N-ceрии (рис. 2). Положение линий характеристич. Р. с. зависит от ат. номера элемента, составляющего мишень (см. МОЗЛИ ЗАКОН).

Каждая серия характеристич. Р. с, возбуждается при прохождении бомбардирующими ч-цами определённой разности потенциалов — потенциала возбуждения Vq (q — индекс возбуждаемой серии, рис. 3). При дальнейшем росте V интенсивность I линий этого спектра растёт пропорционально (V-Vq)2, затем рост интенсивности замедляется и при V »11Vq начинает падать.

Рис. 3. Зависимость интенсивности I тормозного рентгеновского спектра от частоты n вблизи nq. 1 — без поглотителя, 2 — после прохождения поглотителя.

Относит. интенсивности линий одной серии определяются вероятностями квантовых переходов и, следовательно, соответствующими отбора правилами.

Спектр поглощения получают, пропуская рентг. излучение непрерывного спектра через тонкий поглотитель. При этом распределение интенсивности по спектру изменяется — наблюдаются скачки и флуктуации поглощения, к-рые и представляют собой спектры поглощения. Для каждого уровня Р. с. поглощения имеют резкую низкочастотную (длинноволновую) границу nq(hnq=eVq), при к-рой происходит скачок поглощения.

В Р. с. поглощения наблюдаются небольшие флуктуации интенсивности (далёкая тонкая структура), обусловленные вз-ствием эл-на, удалённого из исследуемого атома, с соседними атомами.

Р. с. нашли применение в рентгеновской спектроскопии, спектральном анализе- рентгеновском, рентгеновском структурном анализе.