ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Рентгеновские спектры и выбор излучения из "Рентгенография в неорганической химии" Источником рентгеновского излучения, используемым в рентгенофазовом и рентгеноструктурном анализе, обычно является рентгеновская трубка. В рентгеновской трубке поток электронов, испускаемый вольфрамовой спиралью (катодом), ускоряется из-за большой разности потенциалов между к атодом и анодом (несколько десятков киловольт, кВ) и ударяется об анод. При этом происходят два основных процесса - торможениа электронов (с одновременным возбуждением тепловых колебаний, т.е, нагревом анода и испусканием рентгеновских квантов, дающих сплошной спектр) и ионизация атомов (удаление электронов с внутренних и внешних электронных оболочек атомов). За счет последующих электронных переходов происходит излучение рентгеновских квантов, дающих линейчатый, или характеристический спектр, вид которого определяется материалом анода. [c.6] Если электрон выбивается с 14 -орбитали, то возникает /С-серия рентгеновского излучения, при удалении электрона с 2s - 2р -орбиталей - L -серия. Наиболее вероятны переходы на вакантную li -орбиталь с уровней 2/Р и Pj/2 -оболочки и Ру/2 М -оболочки. Этим переходам отвечают линии рентгеновского спектра о(р, j и j соответственно, кото ые являются наиболее, интенсивными в спектре (рис. 1). Интенсивность остальных линий i 2- s примерно на три порядка ниже и их можно не принимать во внимание. Съемка рентгенограмм проводится почти исключительно на излучении К -серии. Для возбуждения этого излучения энергия попадающих на анод электронов должна быть больше или равна энергии связи ls-электрона. Минимальное напряжение, при котором это реализуется, называется потенциалом, или напряжением возбуждения Uq ). [c.7] Поскольку основная часть энергии электронного пучка преобразуется в тепловую энергию, в качестве анодов рентгеновских трубок выбираются достаточно тугоплавкие металлы с хорошей теплопроводностью (Сг, Ре, Со, N1, Си, Мо). Длины волн характеристического излучения лежат для этих металлов (кроме молибдена) в интервале 2,3-1,5 А, что удобно для исследования поликристаллических образцов, так как обеспечивает хорошую разрешающую способность. Рентгеновские трубки с Мо-анодом широко используются в рентгеноструктурном анализе монокристаллов, так как в этом случае важно иметь возможно полный набор экспериментальных данных, а это, как будет показано ниже, обеспечивается выбором излучения с меньшей длиной волны. [c.8] Рентгеновское излучение рассматриваемого интервала длин волн (0,7-2,3 А ), проходя через вещество, рассеивается электронами (доля рассеяния ядрами атомов пренебрежимо мала) или вызывает процессы типа фотоэффекта выбиваются электроны с различных уровней облучаемого образца, а это вызывает появление вторичного рентгеновского излучения. По длине волны и интенсивности вторичного излучения можно определить содержание того или иного элемента в образце, что используется в рентгенофлуоресцентном анализе. При съемке рентгенограмм такое вторичное излучение лишь увеличивает уровень фона, т.е. снижает качество рентгенограмм. Поскольку вторичное излучение и первичное, используемое для съемки, имеют близкие длины волн, применение амплитудных анализаторов для уменьшения влияния вторичного излучения на уровень фона обычно неэффективно. [c.8] Чтобы выбить электрон с той или иной оболочки, энергия рентгеновского кванта должна быть, конечно, больше энергии связи электрона, причем вероятность этого процесса тем больше, чем ближе эти энергии по величине. Суммарный эффект поглощения излучения веществом может быть охарактеризован линейным коэффициентом поглощения ц. [c.8] Несколько сложнее обстоит дело с выбором излучения для съемки препаратов элементов от йода до диспрозия, так как три полосы поглощения L -серии охватывают значительный интервал длин волн (0,3-0,35 А). При обсуждении этого вопроса следует иметь ввиду, что выгоднее использовать излучение, возбуждающее только одну из полос, необходимо также помнить о зависимости коэффициента поглощения от Я Поэтому при съемке рентгенограмм препаратов Ва, например, оптимальным является излучение Си Ко( полосам поглощения иг, Ь)7, и соответствуют длины волк много меньшие, чем у этого излучения. Можно использовать то же иалучение и при съемке препаратов 1 у и ТЬ (возбуждается только линия ). Во всех трех случаях интенсивность вторичного излучения и повышение фона невелики. При большой разнице в длинах волн первичного и вторичного излучения используется тот же закон пропорциональности коэффициента поглощения Л и поверх рентгеновской пленки следует помёс-тить слой алюминиевой фольги или засвеченной рентгеновской пленки. Так, при съемке препаратов хрома на Си КЫ. -излучении возникает вторичное излучение Сг/С, хотя интенсивность его не очень велика, но уровень фона повышается. Коэффициенты поглощения Z xK и СгК фольгой или засвеченной пленкой различаются в 3,5 раза, поэтому поверх экспонируемой пленки накладывают засвеченную. Время экспозиции возрастает в полтора-два раза, но качество рентгенограммы улучшается. [c.12] При дифракции от поликристаллического образца дифракционные лучи образуют серии вложенных друг в друга конусов с общей вершиной в центре образца. Приведенное уравнение не учитывает эффекта преломления, но коэффициенты преломления для рентгеновских лучей близки к единице и отличаются от нее на 10 - Ю (в зависимости от среднего атомного номера материалов). Учет преломления при прецизионном определении параметров решетки будет рассмотрен в соответствующем разделе. [c.13] Вернуться к основной статье