Рентгеновское излучение

Рис. 86. Зависимость длин волн рентгеновского излучения от атомного номера элемента

В 1912 г. Генри Мозли (1887-1915) обнаружил, что частота рентгеновского излучения, испускаемого элементами при бомбардировке электронным пучком, лучше коррелирует с их порядковыми номерами, чем с атомными массами. Закономерная взаимосвязь между порядковым номером элемента и частотой (или энергией) рентгеновских лучей, испускаемых элементом, определяется внутриатомным строением элементов. Как мы узнаем из гл. 8, электроны внутри атома располагаются по энергетическим уровням. Когда элемент бомбардируется мощным пучком электронов, атомные электроны, находящиеся на самых глубоких энергетических уровнях, или, иначе, электроны из самых внутренних оболочек (ближайших к ядру), могут вырываться из атомов. Когда внешние электроны переходят со своих оболочек на образовавшиеся вакансии, атомы излучают энергию в форме рентгеновских лучей. Рентгеновский спектр элемента (набор частот испускаемого рентгеновского излучения) содержит в себе информацию об электронных энергетических уровнях его атомов. В настоящий момент для нас важно то, что эта энергия зависит от заряда ядра атома. Чем больше заряд атомного ядра, тем прочнее связаны с ним самые внутренние электроны атома. Тем большая энергия требуется для выбивания из атомов этих электронов и, следовательно, тем большая энергия испускается, когда внешний электрон переходит на вакансию во внутренней электронной оболочке. Мозли установил, что частота испускаемого при этом рентгеновского излучения (ее обозначают греческой буквой ню , V) связана с порядковым номером элемента Z соотношением [c.311]

Спектры электромагнитного излучения, испускаемого, поглощаемого и рассеиваемого веществом, изучает раздел физики — спектроскопия. Квант поглощаемой или испускаемой веществом энергии соответствует изменению энергии при каком-либо единичном акте атомного или молекулярного процесса (табл. 11). Наиболее коротковолновое излучение (у-излучение) соответствует ядерным процессам. Квантовые переходы внутренних электронов атомов и молекул сопровождаются рентгеновским излучением. Электромагнитное излучение ультрафиолетовой и видимой области спектра отвечает квантовым переходам внешних (валентных) электронов. Колебанию атомов в молекулах отвечает инфракрасное излучение, вращению молекул — дальнее инфракрасное излучение, спиновому переходу элект-1)онов и ядер — радиоизлучение. [c.140]

Рис. 16.17. Фотоэлектронный спектр 1.5-электронов азота, возбужденного рентгеновским излучением KaMg. Основной пик при энергии связи 410 эВ представляет собой линию возбужденную излучением Ха 2 М . Спектр демонстрирует также линии, возбужденные сателлитами рентгеновского излучения, и линии, соответствующие встряхиванию и неупругому рассеянию на молекуле N2 [27].

Рис 57 Спектр характеристического рентгеновского излучения [c.107]

Характеристический рентгеновский спектр. При некоторых условиях возникают однородные лучи, длины волн которых зависят только от материала анода рентгеновской трубки и не зависят от приложенного к трубке напряжения. Этот вид рентгеновского излучения назвали характеристическим. [c.107]

Рис. 7-2. График Мозли, показывающий зависимость квадратного корня из частоты рентгеновского излучения элемента (от кальция до цинка) от по-

Рис. 16.12. РФС-спектр электронов оболочки и валентных электронов кислорода, возбужденного рентгеновским излучением KaMg.

Рентгеновское излучение возникает за счет квантовых переходов внутренних электронов атомов. Последнее становится возможным в результате облучения вещества потоком электронов высокой энергии или жесткими рентгеновскими лучами, при котором происходит вырывание электронов из внутренних электронных слоев. На освободившиеся орбитали переходят электроны из более далеких от ядра слоев (рис. 85), что и сопровождается выделением квантов рентгеновского излучения. [c.141]

П,е X — длина волны 2 — порядковый номер элемента а п Ь константы, одинаковые для аналогичных линий данной серии рентгеновского излучения (например, Ка. ). [c.142]

Представление о жидкости, как о совершенно аморфной фазе, в которой молекулы расположены хаотически, подобно молекулам газа, в настоящее время оставлено. Исследования по рассеянию света и рентгеновского излучения показали, что жидкости обладают элементами кристаллической структуры и в этом отношении являются промежуточным образованием между твердыми кристаллами и газами. По мере нагревания жидкости сходство ее структуры с кристаллами уменьшается и увеличивается сходство с газами. [c.161]

Интенсивность рассеяния рентгеновского излучения в веи естве зависит от угла, под которым это рассеяние наблюдается (по отношению к направлению падающего луча). Эта зависимость в случае газов выражается непрерывной кривой без минимумов и максимумов и может быть теоретически объяснена на основании представления о независимости движения отдельных молекул газа. Твердые кристаллы рассеивают рентгеновские лучи только в определенных направлениях, что является следствием фиксированного расположения атомов в узлах кристаллической решетки и дает возможность полного анализа молекулярной структуры кристалла. [c.161]

На рис. V, 1 изображена зависимость от угла интенсивности рассеивания монохроматического рентгеновского излучения жидким аргоном, являющимся примером простейшей одноатомной жидкости. Кривая рассеяния имеет экстремумы и повторяет в размытом виде кривую рассеяния для твердого аргона. [c.161]

Изучение рассеяния рентгеновского излучения жидкостями приводит, таким образом, к представлению о наличии в жидкости ближнего порядка в расположении молекул. Каждая молекула окружена соседями, которые расположены вокруг нее почти так же, как в кристалле того же вещества, однако в следующем, втором слое молекул расположение (по отношению к исходной центральной молекуле) уже значительно отклоняется от кристаллического, а в следующих слоях подобие упорядоченной структуры исчезает. При этом надо помнить о существенном отличии жидкости от кристалла, заключающемся в [c.161]

При переходе периферийного электрона на освободившееся в К-слое место выделяется энергия в виде кванта рентгеновского излучения. [c.49]

В результате захвата электрона заряд ядра атома уменьшается на единицу и в соответствии с законом смещения получается изотоп, который смещен в периодической системе относительно исходного на одно место с меньшим номером. Одновременно происходи" выделение кванта лучистой энергии в виде характеристического рентгеновского излучения, которое связано с переходом электрона с более удаленных уровней на уровень К. Так, ядерное уравнение перехода в путем К-захвата имеет следующий вид [c.68]

Под действием электрического поля, образованного напряжением, приложенным к электродам трубки, свобод ные электроны, образовавшиеся на катоде в результате его нагревания, с большой скоростью будут перемещаться к аноду. Наталкиваясь на анод, электроны резко тормозятся, их энергия превращается в тормозное и характеристическое рентгеновское излучение. [c.106]

Торможение электронов на аноде рентгеновской трубки может происходить по-разному. одни из них тормозятся мгновенно на самой поверхности анода, что соответствует фотону максимальной величины (т. е. вычисленному по уравнению (IV. 1)1 другие, проникая в глубь анода, постепенно теряют свою энергию. Следовательно, при торможении электронов возникнут фотоны самой разнообразной энергии, а так как количество их, излучаемое в единицу времени, очень велико, то тормозной спектр будет состоять из непрерывного ряда длин волн с резкой границей в коротковолновой части. Характер распределения энергии в спектре торможения при различных напряжениях показан на рис. 56. Тормозное рентгеновское излучение называют сплошным или белым по аналогии с видимым светом. [c.107]

В другом методе может быть использован счетчик, чувствительный к рентгеновскому излучению. Этот прибор сконструирован так, как показано на рис. 17.19. Счетчик движется по дуге, регистрируя изменения в интенсивности рассеянных рентгеновских лучей. Этот метод проще и быстрее, а также характеризуется значительно лучшим разрешением, чем можно достичь с помощью пленки поэтому в дальнейшем мы будем обсуждать использование дифрактометра, предназначенного для исследования порошкообразных образцов. [c.386]

Во всех рентгеноструктурных аппаратах рентгеновская трубка помещается в специальный кожух, защищающий обслуживающий персонал от рентгеновского излучения. Всегда принимаются меры защиты персонала от поражения электрическим током. Конструктивно во всех рентгеновских аппаратах предусматриваются столики, подставки и т. п. для камер, на которых проводится рентгеноструктурный анализ. [c.115]

Излучение в этой области длин волн называют у-лучами, или рентгеновским излучением, в зависимости от источника. Если оно вызвано ядерным распадом, его принято называть у-лучами, а если получается при бомбардировке металлического анода пучком электронов, обычно говорят [c.414]

Переходы электронов, принадлежащих к внутренним слоям, дают рентгеновское излучение, длинна волн которого значительно меньше, чем длина волн видимого света. Это обусловлено тем, что внутренние электроны более прочно связаны с ядром, поэтому их переходы сопряжены с большими энергетическими изменениями, что, согласно уравнению (1.36), приводит к излучению высокой частоты и, следовательно, малой длины волны. Рентгеновские спектры состоят из небольшого числа линий их частоты закономерно изменяются с возрастанием заряда ядра при -переходе от одного элемента к другому (см. разд. 1.5). [c.30]

Поскольку составной частью прибора РФС является источник рентгеновского излучения, который ионизует образец, этим методом можно определять энергии связывания как валентных электронов, так и электронов оболочки. Обычно используют рентгеновское излучение Ка Mg и А1 с энергией соответственно 1253,6 и 1486,6 эВ. Методом РФС исследовали твердые вещества, газы, жидкости, растворы и замороженные растворы. В случае твердых веществ и замороженных растворов рассчитанные энергии связывания электронов относят к энергии уровня Ферми твердого вещества. Уровень Ферми соответствует высшему заполненному уровню электронного слоя структуры твердого вещества при О К. Уравнение сохранения энергии (16.23) преобразуется к виду [c.334]

Эта концепция применима к дифракции в кристалле, поскольку кристаллическая решетка может быть описана с помощью набора параллельных плоскостей с различными расстояниями с/ между ними. Если пучок рентгеновских лучей падает на любой набор плоскостей под углом, для которого выполняется соотношение Брэгга, то из кристалла будет исходить единственный вторичный пучок. И на самом деле, когда на монокристалл вещества действует пучок интенсивного рентгеновского излучения, из него в различных направлениях испускаются многие тысячи более слабых пучков или отражений, как это показано на рис. 17.9. Угол между каждым отраженным пучком и падающим пучком излучения определяется расстоянием между рассеивающими плоскостями. [c.375]

Как можно описать условия для дифракции, исходя из параметров обратной решетки, показано на рис. 17.15, где изображена сетка / О/ моноклинной обратной решетки вместе с падающим пучком рентгеновского излучения, проходящим через начало координат (помеченное точкой [c.380]

Прежде всего необходимо выяснить, на что похожа в этом случае дифракционная картина и как она возникает Представим себе, что порошок— это набор многих небольших кристаллов. Каждый кристалл даст отраженные пучки, если только точки о.р. касаются сферы отражения. В принципе, для данной точки о.р. это может случиться для многих различных ориентаций кристалла при одном главном условии угол между отраженным и падающим пучками должен быть всегда одинаковым, т. е. любое отражение может возникнуть только при одной величине 0 (см. рис. 17.15). Как показано на рис. 17.20, для этого необходимо, чтобы любое отражение было усреднено по всем ориентациям кристалла в конусе рассеянного рентгеновского излучения, т.е. в принципе может быть зарегистрирован один такой конус для каждого воз-М051СН0Г0 отражения, хотя обычно отражением является наиболее интенсивное 100 или подобное ему. Как только счетчик сдвинется на некоторый небольшой угол, скажем на 3°, от падающего пучка по направлению к 90°, щель пересечет каждый конус и зарегистрирует его как пик в дифракционной картине порошкообразного образца. [c.386]

Рассмотрим прохождение через кристалл пучка рентгеновских лучей с длиной волны X. Ввиду значительной проникающей способности рентгеновского излучения большая часть его проходит через кристалл. Некоторая доля излучения отражается от плоскостей, в которых расположены атомы, составляющие кристаллическую решетку (рис. 1.77). Отраженные лучи интерферируют друг с другом, в результате чего происходит их взаимное усиление или погашение. Очевидно, что результат интерференции зависит от разности хода 6 лучей, отраженных от соседних параллельных плоскостей. Усиление происходит в том случае, когда б равно целому числу длин волн, тогда отраженные волны будут в одинаковой фазе. Как видно из рис. 1.77, луч Si отраженный от плоскости атомов Ри проходит меньший путь, чем луч S , отраженный от соседней плоскости Р , разность этих путей равна сумме длин отрезков АВ и ВС, Поскольку АВ ВС = d sin ф, то 6 = 2d sin ф (где d — расстояние между плоскостями отражения, ф — угол, образуемый падающим лучом и плоскостью). Усиление отраженного излучения происходит при условии [c.142]

К оптическим и радиационным отнесены воздействия электромагнитными волнами с длинами менее 10 мм и потоками частиц больших энергий. Это соответствует спектру частот электромагнитных волн, начиная с Ш Гц, инфракрасной, видимой, ультрафиолетовой области и рентгеновскому излучению, кончая гамма-излучением с частотой 1015 Гц. [c.91]

Поскольку квантовые переходы электронов в атомах разных элементов отличаются по энергии, рентгеновское излучение зависит от строения атома. Эту зависимость выражает закон Мозли (рис. 86). корни квадратные из обратных значений длин волн находятся в ли -нейной зависимости от порядковых номеров элементов [c.141]

Антикатод делают из простого вещества, спектр которого хотят исследовать, или же на платиновый антикатод наносят какое-либо соединение исследуемого элемента. Возникающее рентгеновское излучение 4 антикатода направляют через кристалл (игра.ющий роль дифракционной решетки) на фотографическую пластинку. После проявления на ней выступают линии спектра. В настоящее время рентгеновские спектры чаще a ero получают, возбуждая вещество жесткими рентгеновскими лучами. [c.142]

Рис. 58. Схема воаиикповсиия отдельных серий характеристического рентгеновского излучения

В диаметрально противоположной стороне камеры установлена ловушка 4 рентгеновского излучения. В ловушке находится люминес- [c.116]

Ионизационный или сцинтилляционный метод предусматривает использование специальных устройств-гониометров. Если при фотометоде все отраженные от образца лучи одновременно фиксируются фотопленкой, то при ионизационном методе установлен-пый на гониометре счетчик излучения непрерывно двигаясь по окружности, в центре которой установлен исследуемый образец последовательно фиксирует дифракционные максимумы, встречающиеся на пути его движения. Электрический сигнал от счетчика через специальные устройства подается па электронный самопишущий потенциометр. Отклонение пера потенциометра прямо пропорциопальпо мощности рентгеновского излучения, отраженного от образца. [c.117]

Однако в противоположность УФС естественная ширина линий обычных источников рентгеновских лучей РФС довольно значительна и играет большую роль в определении полуширины экспфиментально наблюдаемых спектральных линий [27]. В РФС обычно используют рентгеновский дублет 011 2, а это рентгеновское излучение образуется в том случае, когда электроны падают из оболочек Ьц и Ьщ (спин-орбитальное расщепление 2р-атомных уровней) в дырку оболочки К (1.5-атомный уровень). Естественная ширина линий, связанная либо с переходом Ь,1 -> К, либо с переходом Ьщ К, составляет 0,7 эВ для рентгеновского излучения А1 в этом случае дублеты перекрываются, приводя к эффективной ширине 1,0 эВ. Магниевое рентгеновское излучение Хо(1а2 состоит из дублета шириной 0,8 эВ. Источники рентгеновских лучей с большими энергиями (например, Сг, Си или Мо) характеризуются шириной дублетной компоненты, превьппающей 1,0 эВ. Таким образом, эффективный предел ширины линий РФС устанавливается естественной шириной источника рентгеновского излучения, несколько модифицированной естественной шириной, связанной с уровнем, с которого происходит фотоионизация. Некоторые вклады обусловлены также недостатками приборов. При изучении твердых веществ экспфиментально наблюдаемая полуширина спектральных линий РФС для пиков С15, N5 , Рзр, 82 и подобных им составляет 1,5 эВ. Эксперименты РФС с газообразными веществами дают значительно более узкие линии. Например, полуширина линии Ые для газообразного неона составляет 0,8 эВ [27]. Разница в полуширине линий для газообраз- [c.335]

Сравнительно недавно [27] были получены спектры РФС газообразных веществ, ранее исследуемых методом УФС. Полученные интересные результаты основаны на относительных поперечных сечениях фотоионизащ1и валентных электронов в зависимости от энергии источника. Например, для рентгеновского излучения с больщей энергией электроны на молекулярной орбитали, составленной главным образом из атомных 5-орбиталей, имеют более высокое относительное поперечное сечение (и, следовательно, большую интенсивность спектральной линии), чем электроны на молекулярной орбитали, составленной в основном из атомных 2р-орбиталей. Сопоставление спектров РФС и УФС указывает на различные относительные интенсивности соответствующих пиков. Пик, обусловленный электронами на молекулярных орбиталях, составленных главным образом из атомных орбиталей 5-типа, имеет большую относительную интенсивность в спектре РФС, чем в спектре УФС. [c.340]

Пример такой структуры с пиками-сателлитами в спектре РФС изображен на рис. 16.12, где наблюдаются широкие пики, лежащие при более высоких энергиях связи, чем два пика для молекулы кислорода. Пики, помеченные буквами А, В и С, представляют собой полосы, характеризующие процесс встряхивания они возникают как сателлиты у пиков, обусловленных фотоионизацией валентных электронов. Аналогично рис. 16.17 демонстрирует структуру встряхивания для пика N5 молекулы азота. Пики, помеченные символами а, з, 4, 5 и а , обусловлены немонохроматичностью рентгеновского излучения Ка Мд. [c.353]

С помощью рентгеновской кристаллографии можно в общем случае определить точный состав и расположение атомов почти в любой молекуле. Однако на сделанное выше заявление накладываются некоторые ограничения. Во-первых, молекула должна находиться в кристаллическом твердом состоянии, что приводит к геометрическим искажениям, возникающим при упаковке ее с соседними молекулами. Во-вторых, система не должна подвергаться фотохимическому разложению при облучении ее рентгеновским излучением в течение дня [1]. В-третьих, интересующая нас система должна образовывать подходящие для кристаллографического исследования кристаллы, исключающие две проблемы, наиболее распространенные при решении структурных задач двойнико-вание и разупорядочивание [2]. В-четвертых, число атомов, положения которых следует определить, не должно быть слишком большим. [c.360]

В качестве примера рассмотрим молекулу титаноцена ( jHj)2Ti. Было много споров относительно предложенной геометрической структуры этого соединения, поскольку теоретические соображения говорят в пользу изогнутой структуры, тогда как вполне возможна структура, аналогичная структуре ферроцена. Обнаружено, что ( 5115)2X1 существует только в димерной форме, и, таким образом, этот вопрос имеет смысл только для недавно синтезированной молекулы ( 5M 5)2Ti, в которой все атомы водорода замещены на метильные группы. Это соединение в растворе представляет собой мономер если его выделить в виде твердого кристалла, то в элементарной ячейке симметрии P2i/ содержатся две молекулы [5]. В этой группе общая точка порождает четыре молекулы на элементарную ячейку, в то время как особых точек всего две с симметрией Т. Очевидно, для того чтобы молекула ( 5Me5)2Ti находилась в центре симметрии 1, ее структура должна иметь центр инверсии, и поэтому одно циклопентадиенильное кольцо будет порождать другое, параллельное первому. Поскольку при воздействии рентгеновских лучей кристаллы этого вещества при комнатной температуре медленно разлагаются, точные данные по интенсивности рентгеновского излучения получить трудно однако ограниченный набор данных согласуется со сделанным предположением о наличии только центровой симметрии. [c.372]

Для того чтобы получить данные о группировке содержимого в элементарной ячейке, необходимо измерять интенсивности рассеянных пучков рентгеновского излучения. И в методе с пленкой, и в методе со счетчиком кристалл движется во время измерений так, что точки о.р. пересекают сферу отражения с одной стороны до другой. Поскольку точки о. р. растягиваются по сфере отражения, интегральная интенсивность зависит частично от угла между направлением движения и поверхностью сферы при пересечении. Время, необходимое для пересечения точкой о.р. сферы, увеличивается по мере того, как угол приближается к нулю. Необходимо также объяснить различие в отражаемости рентгеновских лучей, электрический вектор которых перпендикулярен и параллелен плоскости отражения. Лорентцева и поляризационная поправки соответственно могут быть использованы для исправления наблюдаемой интенсивности отражения hkl следую- [c.390]

Имеется еще одно важное дополнительное условие. Псевдоожиженный слой является динамической системой, причем скорость движения твердых частиц и газовых пузырей равна нескольким десяткам сантиметров в 1с. Для получения требуемого сигнала за промежуток времени, достаточно малый по сравнению с необходимым для измевення положения пузыря, нужна высокая плотность рентгеновского излучения. Фотоны не только должны иметь энергию, необходимую для проникновения через слой заданной толщины, но достаточное их число должно достигать экрана или фотопластинки, дабы можно было получить изображение, например, за 0,01 с. Это означает, что сила анодного тока должна составлять несколько сот миллиампер, что близко к пределу для медицинского оборудования и на порядок выше, чем в аппаратах для исследования сварных швов. [c.129]

Рентгеновское излучение можно использовать также для наблюдения за движением твердых частиц, причем отдельные из нйх могут быть сделаны видимыми, если они отличаются от других по способности поглощения рентгеновских лучей. Практически, однако, невозможно увидеть частицу с длиной пробега, в 10 раз превышающей ее диаметр (нанример, частицу диаметром 500 мк в слое диаметром 10 см), если она типична, т. е. резко не выделяется среди остальных частиц по поглощению рентгеновских лучей. Следовательно, рентгеновский метод для изучения движения отдельных твердых частиц не всегда оказывается пригоднымОднако, пользуясь таким методом, легко наблюдать возмущения в слое (особенно в горизонтальном его сечении), содержащем некоторое количество частиц, менее прозрачных, чем остальные. [c.130]

Рентгеновские лучи занимают широкий диапазон длин волн от 80 до 0,00001 нм. Спектр излучения в зависимости от возникновения делится на сплошной (тормозное излучение) и характеристический торможение заряженных частиц (двигающихся с начальной скоростью Уд) в поле атомов вещества приводит к рентгеновскому излучению с граничной частотой Vo=m o/2h=eDVh, [c.101]

Электрические промышленные печи. Ч.2 (1970) -- [ c.238 ]

Аналитическая химия Том 2 (2004) -- [ c.0 ]

Курс неорганической химии (1963) -- [ c.0 ]

Общая и неорганическая химия (1981) -- [ c.30 ]

Введение в радиационную химию (1967) -- [ c.0 ]

Применение радиоактивных изотопов для контроля химических процессов (1963) -- [ c.10 , c.11 , c.14 , c.18 , c.22 , c.28 , c.33 , c.77 , c.101 , c.279 , c.280 , c.313 ]

Современная общая химия (1975) -- [ c.3 , c.24 , c.28 , c.31 , c.33 ]

Основы общей химии Том 3 (1970) -- [ c.318 ]

Курс неорганической химии (1972) -- [ c.0 ]

Радиационная химия (1974) -- [ c.64 , c.66 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология