Испускание рентгеновской флуоресценции

Испускание рентгеновской флуоресценции [c.14]

Если осуществляется переход электрона с какой-то внешней электронной оболочки на вакансию внутренней оболочки, то при этом может происходить испускание кванта рентгеновского излучения. Это так называемая рентгеновская флуоресценция. Так, например, при А -захвате по схеме, показанной на рис. [c.138]

В процессе фотоэлектронного поглощения (рис. 8.3-2) фотон полностью поглощается атомом и выбивает электрон (внутренней оболочки). Часть энергии фотона идет на преодоление энергии связи электрона, а остаток передается электрону в виде кинетической энергии. После взаимодействия атом (фактически ион) остается в высоковозбужденном состоянии. На одной из внутренних оболочек создается вакансия. Атом почти немедленно возвращается к более устойчивой электронной конфигурации за счет испускания электрона (называемого оже-электроном) или характеристического рентгеновского фотона. Последний процесс носит название рентгеновской флуоресценции и будет детально обсужден позднее. [c.60]

Выход флуоресценции. Рентгеновская флуоресценция — это механизм освобождения атома от избыточной энергии, полученной при ионизации, путем испускания рентгеновского фотона. Существует также безызлучательный механизм снятия возбуждения — путем испускания Оже-электронов. Он заключается в том, что избыточная энергия передается другому электрону, находящемуся на том же или более высоком уровне, вследствие чего электрон покидает атом (рис. 14.80). В результате возникает дважды ионизированное состояние. [c.8]

Рис. 14.81. Вероятность испускания Оже-электронов и рентгеновской флуоресценции в зависимости от атомного номера

Для переходов на вакансии в К-оболочке вероятность излучательного снятия возбуждения пропорциональна 2", а вероятность Оже-процесса практически не зависит от 2. Зависимость выхода рентгеновской флуоресценции и Оже-эмиссии К-уровня от атомного числа элемента показана на рис. 14.81. Такая зависимость от 1 не означает уменьшения скорости Оже-переходов при больших 2, а лишь подчеркивает, что рентгеновские переходы становятся преобладающим способом снятия возбуждения при больших г. Сравнение скоростей Оже-переходов и скоростей испускания рентгеновского излучения К-линии дано в табл. 14.78. [c.51]

Флуоресценция под действием рентгеновских лучей может быть использована для идентификации наполнителей, содержащих тяжелые атомы [1, 11, 56, 62]. Метод состоит в использовании коротковолновых рентгеновских лучей для возбуждения и счетчика Гейгера для обнаружения рентгеновских лучей флуоресценции. Спектры испущенных рентгеновских лучей очень характерны для флуоресцирующих атомов. По интенсивности испускания рентгеновских лучей можно определить количество присутствующего наполнителя. [c.284]

Конкуренция между процессом испускания рентгеновских квантов и эффектом Оже приводит к тому, что выход флуоресценции (доля случаев испускания рентгеновских квантов в общем числе случаев /С-захвата) для легких элементов очень мал, для тяжелых, наоборот, близок к единице. В случае захвата /(-электрона ядром калия-40 эта величина составляет около 12%. [c.59]

В 1926 г. был описан странный случай, который состоял в том, что рентгеновское или ультрафиолетовое облучение холестерина или некоторых других веществ в твердом состоянии дает продукт, который действует на фотографическую пластинку [Н4]. Это может означать, что образуются долгоживущие возбужденные состояния, которые распадаются с испусканием света флуоресценции. Однако изображения не образуются, если между облученным материалом и фотографической пластинкой поместить целлофан или кварц это явление можно объяснить различным образом. Чтобы эффект проявлялся с рентгеновскими лучами, во время облучения должен присутствовать кислород. Такие эффекты, не имеющие еще объяснения, не ограничиваются радиационной химией и одной какой-либо группой веществ. [c.219]

Рис. 12-8. Вероятность испускания оже-электронов и рентгеновской флуоресценции в зависимости от атомного номера [4].

Относительная значимость эффекта Оже зависит от конкуренции между этим процессом и испусканием рентгеновских лучей. Вероятность перехода Оже не зависит от порядкового номера, тогда как для разрешенных рентгеновских переходов, являющихся электрическими дипольными переходами, вероятность быстро увеличивается с ростом X. Выход /С-флуоресценции (доля вакансий в /С-оболочке, при заполнении которых испускаются /С-рентгеновские лучи) служит непосредственной мерой этой конкуренции. Типичные значения выхода /С-флуоресценции следующие 0,05 для 2 = 15, 0,5 для 2 = 30 и 0,9 для I = [c.484]

Счетчики с определенным геометрическим коэффициентом счетности можно с успехом использовать также для определения абсолютных скоростей испускания рентгеновского излучения (возникающего, например, в процессе электронного захвата). Поправки на поглощение в воздухе и в окошках из бериллия для рентгеновских лучей любых энергий, исключая самые низкие, весьма малы и легко поддаются оценке. Для регистрации рентгеновских лучей с энергиями до 15—20 кэв удобно использовать пропорциональные счетчики, заполненные аргоном или криптоном с примесью углеводородов (1—3 атм). Самыми подходящими детекторами рентгеновских лучей более высоких энергий являются тонкие слои кристаллов Nal, активированного таллием. Толщину кристалла или, в случае пропорциональных счетчиков, давление газа следует выбирать таким образом, чтобы исследуемое рентгеновское излучение поглощалось практически полностью. Материал, из которого изготовлены диафрагмы, ограничивающие пучок, должен быть достаточно толстым, чтобы обеспечивать поглощение рентгеновских лучей вне определенного угла. При использовании амплитудных анализаторов скорость эмиссии рентгеновского излучения можно определить даже в присутствии излучения других типов. Для расчета скорости процесса электронного захвата по данным о скорости эмиссии рентгеновского излучения необходимо знать величину выхода флуоресценции (ср. рис. 12). [c.419]

Поглощение рентгеновских фотонов происходит, главным образом, с помощью фотоионизации — выбивания из атома остовных электронов, — что приводит к появлению вакансии на соответствующем электронном уровне и свободного фотоэлектрона. Методы рентгеновской спектроскопии поглощения основаны на изучении зависимости поглощения рентгеновского излучения от энергии первичного пучка, методы рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии используют энергетическое и пространственное распределение фотоэлектронов (см. п. 2.5). Возбужденное состояние атома с вакансией на остовном уровне, в которое атом переходит после поглощения рентгеновского кванта, обладает временем жизни 10" 4-10 с, после чего переходит в более стабильное состояние, что сопровождается заполнением электронной вакансии электроном с более высоколежащего уровня. Это заполнение может проходить с испусканием рентгеновского фотона меньшей энергии (рентгеновская флуоресценция) или за счет безызлучательного двухэлектронного процесса, включающего переход одного электрона с верхней орбитали на основную вакансию с одновременным отрывом второго электрона (оже-про-цесс, см. п. 2.5). Рентгеновская флуоресценция и оже-процесс приводят у возникновению новых вакансий (дырок) и, таким образом, вызывают каскад вторичных процессов — испускание вторичных электронов, флуоресценцию в более мягкой области и т. д. [c.62]

Термин фотохимия используется достаточно широко. Хотя фотохимия в основном рассматривает химические превращения при поглощении света, ряд физических процессов, не включающих каких-либо суммарных химических изменений, также относятся к области фотохимии например, такие процессы, как флуоресценция (когда свет испускается образцом, поглотившим излучение) или хемилюминесценция (когда продуктом химической реакции является излучение света), должны рассматриваться как фотохимические. Слово свет также используется достаточно произвольно, поскольку в процессах, идентифицируемых как фотохимические, участвует излучение гораздо более широкого диапазона длин волн, чем видимая область. Длинноволновый предел, видимо, располагается в ближней инфракрасной области (около 2000 нм), а рассматриваемый диапазон простирается далеко в вакуумный ультрафиолет (см. примечание на с. 179) и лишь формально ограничивается длинами волн, при которых излучение становится заметно проникающим (рентгеновское излучение). Важным вопросом фотохимии является механизм участия возбужденных состояний атомов и молекул в изучаемых процессах. Очевидно, что изучение процессов поглощения или испускания света является делом спектроскописта в той же мере, что и фотохимика, и последний должен иметь по крайней мере общие знания в области спектроскопии. В то же время фотохимику [c.11]

Выход флуоресценции шк очень мал ( 0,01) для элементов более легких, чем натрий (Z = 11). Для элементов с высоким Я приближается к единице (рис. 8.3-6). Именно поэтому РФ-спектрометрия менее чувствительна по отношению к легким элементам. Хотя создается много вакансий, происходит испускание лишь немногих характеристических рентгеновских фотонов. [c.68]

Рассмотрим возбуждение характеристической линии рентгеновскими лучами. При заданном числе квантов возбуждающего пучка в секунду для определения интенсивности линии испускания необходимо знать геометрию и толщину образца, а также его состав и спектральное распределение интенсивности в возбуждающем пучке. Все эти факторы влияют на поглощение возбуждающего пучка, а также самой характеристической линии. Однако ни один из них не учитывает того, что не каждый квант, поглощенный атомом, приведет к излучению этим атомом кванта с длиной волны данной характеристической линии. Другими словами, можно сказать, что выход флуоресценции меньше единицы. [c.49]

Молекулы могут быть приведены в люминесцентное состояние различными путями. Испускание света веществами в процессе их облучения ультрафиолетовыми ли рентгеновскими лучами дает флуоресценцию. Явление, когда излучение света продолжается после прекраш,ения облучения, называется фосфоресценцией. [c.341]

Доля вакансий на данной оболочке, при заполнении которой происходит испускание характеристического рентгеновского излучения, называется выходом флуоресценции, а доля, соответствующая испусканию электронов Оже, называется Оже-выходом. На рис. 12 показана зависимость выхода флуоресценции для АГ-оболочки от атомного номера. Выход флуоресценции для -оболочки изменяется с ростом X аналогичным образом абсолютные значения выходов при данном 2 в несколько раз меньше, чем [c.59]

Энергия, высвобождаемая при переходе Ь-электрона в К-вакансию, может передаваться другому Ь- (или М-) электрону, а не испускаться в виде фотона. Электрон получает достаточно энергии для того, чтобы покинуть атом (такой электрон называется оже-электроном). Понятно, что процессы испускания характеристического рентгеновского излучения и электронов Оже конкурируют друг с другом. Атом, имеющий вакансию на одной из оболочек, будет испускать либо характеристический рентгеновский фотон, либо электрон Оже. Вероят-Е10СТБ того, что вакансия приведет к испусканию рентгеновского излучешш, Ехазывают выходом флуоресценции, например, для К-оболочки [c.67]

Вскоре после открытия рентгеновских лучей известный французский математик Анри Пуанкаре на собрании Французской академии наук высказал предположение, что испускание рентгеновских лучей может быть связано с флуоресценцией стекла той части трубки Крукса, из которой исходят эти лучи. Это предположение заставило французского физика Анри Беккереля (1852—1908) исследовать некоторые флуоресцирующие минералы. Беккерель был профессором физики Музея естественной истории в Париже, так же как его отец и дед. Его отец собрал множество флуоресцирующих минералов, которые были экспонированы в музее. Бек- керель, выбрав для опыта урановую соль, выдерживал ее на солнце, пока она не начинала сильно флуоресцировать, и помещал ее затем на фото- графическую пластинку, завернутую в черную бумагу. После проявления было обнаружено, что пластинка почернела, и это, казалось, подтверждало мысль Пуанкаре. Кроме того, Беккерель установил тогда, что соли урана вызывают почернение фотопластинки, завернутой в черную бумагу, даже в тех случаях, если эти соли предварительно не подвергали действию солнечного света он показал, что такое действие оказывают любые соединения урана. Беккерель установил также, что излучение, испускаемое соединениями урана, подобно рентгеновским лучам, разряжает электроскоп благодаря тому, что оно ионизирует воздух и делает его проводником электричества. [c.56]

Если рентгеновские спектры испускания, поглощения и флуоресценции были известны и стали применяться еще в первой половине нашего века, то новые методы анализа и исследования веществ, которые можно условно объединить под общим названием — методы фотоэлектронной спектроскопии, разрабатывались лищь в 50-х и 60-х годах параллельно в СССР, Швеции, Англии и США. Их применение в химии началось в конце 60-х, а соответствующие серийные приборы появились лишь в 70-х годах и постоянно совершенствуются. [c.134]

В мессбауэрографии используют резонансное рассеяние 7-квантов (резонансную флуоресценцию 7-излучения) на кристаллах. Такое рассеяние — результат явлений возбуждения падающим излучением соответствующих уровней мессбауэровских ядер и последующего испускания 7-квантов. Эти процессы происходят с исключительно высокой согласованностью во времени и пространстве в связи с чрезвычайно малой энергетической шириной 7-квантов (10 эВ при соответствующей величине для характеристического рентгеновского излучения примерно 1 эВ). В эксперименте регистрируют зависимость числа резонансно рассеянных 7-кваитоБ от [c.207]

В настоящее время многие лаборатории располагают стандартной аппаратурой для качественного и количественного анализа большинства элементов, за исключением самых легких, с помощью рентгеновских спектров испускания. Интенсивные атомные линии получают либо при электронном возбуждении, либо за счет вторичного возбуждения (флуоресценция, возбуладаемая первичным рентгеновским излучением). Как правило, разрешающая способность подобной аппаратуры недостаточно высока для того, чтобы обнаружить небольшие смещения эмиссионных линий, связанные с изменением химического состояния элемента. [c.129]

После открытия рентгеновских лучей было выдвинуто предположение, что испускание их связано с явлениями флуоресценции. Французский ученый А. Беккерель занялся проверкой этого предположения. Когда с этой целью им были взяты соединения урана, то оказалось, что они излучают лучи, ионизирующие воздух и вызывающие почернение ютографической пластинки и без предварительного освещения. [c.49]

Важнейшими физическими факторами, определяющими интенсивность характеристической рентгеновской линии, являются вероятность ее испускания pi и выход флуоресценции Wq. Не каждый фотон, поглощенный атомом, приводит к излучению этим атомом фотона характеристической линии (возможны безрадиационные переходы с выбрасыванием Оже-элек-троиов). Выход флуоресценции Wq определяется как отношение числа атомов элемента, испустивших фотоны характеристического излучения <7-серии, к общему числу атомов, возбужденных на (/-уровень. Он всегда меньше единицы. Выход флуоресценции зависит от атомного номера элемента, типа возбуждаемых уровней и для каждого элемента является величиной постоянной. Для /С-серии выход флуоресценции можно найти по приближенной формуле [8] [c.16]

Коэффициент К зависит от интенсивности h первичных фотонов на поверхности образца, массового коэффициента фотоэлектрического поглощения Тд первичного излучения в определяемом элементе, расстояния R от образца до источника возбуждающего излучения, выхода флуоресценции Wq при возбуждении атома определяемого элемента на -уровень, величины скачка поглощения Sg для (/-уровня, вероятности ргперехода атома, возбужденного на -уровень, с испусканием г-й линии, площади образца 5 и, наконец, от отношения длины первичного рентгеновского излучения Я] к длине волны kf i-й линии вторичного (флуоресцентного) спектра определяемого элемента А с массовой концентрацией Сд. При кристалл-дифракционном методе обеспечения спектральной избирательности коэффициент пропорциональности К зависит еще от коэффициента F, учитывающего общие потери интенсивности флуоресценции из-за конечной апертуры кристалла, поглощения в воздухе, в кристалле и других факторов. [c.18]

С Другой стороны, для внешних оболочек L, Ai и т. д. выход флуоресценции меньше. Поэтому процесс Оже важен даже в элементах с Z > 60, в которых после испускания Ка-рентгеновских лучей могут испускаться электроны Оже с внешних оболочек. Тот факт, что этот эффект приводит к образованию сильно ионизированных атомных состояний, доказали Снэлл и Плизонтон [111] , которые использовали магнитный спектрометр для разделения зарядовых состояний, образовавшихся при радиоактивном распаде в газе при низком давлении. Было найдено, что после внутренней конверсии в i iXe наиболее вероятным зарядовым состоянием является Хе " ". Эти же авторы обнаружили также электронное встряхивание йосле р-распада, который вызывает мгновенную перестройку электронной оболочки в соответствии с измененным зарядом ядра. Поллак [113] провел теоретический анализ оже-каскада в Fe, следующего после распада Со (путем электронного захвата) эти результаты приведены на рис. 11.18 и в табл. 11.3. [c.484]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология