Характеристическое излучение

Фотометрия пламени — вид эмиссионного спектрального анализа, в котором источниками возбул<дения спектров являются пламена различных видов ацетилен — воздух, ацетилен — кислород, пропан — воздух, пропан — кислород, водород — воздух и др. Вследствие невысокой температуры в пламенах излучают легко и среднеионизующиеся элементы щелочные и щелочноземельные металлы, галлий, индий, магний, марганец, кобальт, медь, серебро и ряд других, причем их число растет с увеличением температуры пламени. В наиболее холодных пламенах, таких как, например, пропан — воздух, светильный газ — воздух излучают только атомы щелочных и щелочноземельных металлов. Вследствие невысокой температуры спектры, излучае-МЕле пламенами, состоят из небольшого числа спектральных линий, главным образом резонансных, что позволяет выделять характеристическое излучение элементов при помощи светофильтров и использовать простые и имеющие невысокую стоимость спектральные приборы — пламенные фотометры. Кроме атомных спектральных линий в спектрах пламен присутствуют полосы ряда в основном двухатомных молекул и радикалов С2, СиС1, СаОН и др. Некоторые из них используют в аналитических целях. Так, в случае элементов, образующих термически устойчивые оксиды, которые практически не диссоциируют в пламенах с образованием свободных атомов, молекулярные спектры являются единственным источником аналитического сигнала. Практически не атомизируются в низкотемпературных пламенах оксиды скандия, титана, лантана и других элементов, ирлеющих относительно невысокие потенциалы ионизации. Наиболее часто фотометрию пламени применяют для определения щелочных и щелочноземельных металлов. [c.35]

Рис. 52. Тормозное и характеристическое излучение медного анода при напряжении 50 кВ (/) и зависимость коэффициента массового поглощения рентгеновского излучения фильтром из никеля от длины волны (2)

Характеристический рентгеновский спектр образуется, когда энергия электронов превосходит порог возбуждения, характерный для атомов анодного вещества (рис. 52). Длина волны однородного характеристического излучения зависит от вещества анода и не зависит от приложенного напряжения. Характеристический рентгеновский спектр состоит из нескольких групп линий (серий), значительно отличающихся друг от друга по длине волны. Для более тяжелых элементов таких серий четыре К. I, М, N. Каждая [c.109]

Атомно-абсорбционный метод основан на резонансном поглоще-нни характеристического излучения элемента его невозбужден-нымн атомами, находящимися в свободном состоянии, т. е. в состоянии атомного пара . В результате поглощения кванта света валентный электрон атома возбуждается и переходит па ближайший разрешенный энергетический уровень, а резонансное излучение, проходящее через плазму, ослабляется. Ослабление резонансного излучения элемента, падающего на плазму с интенсивностью /о, до интенсивности / для выходящего светового потока происходит по экспоненциальному закону, который идентичен закону Бугера — Ламберта — Бера [c.48]

Ключом к пониманию работы спектрометра с дисперсией по энергии служит то, что амплитуды импульсов, производимых детектором, в среднем пропорциональны энергии входящего рентгеновского кванта. Основной процесс детектирования, с помощью которого происходит пропорциональное преобразование энергии фотона в электрический сигнал, иллюстрируется на рис. 5.17. Невозмущенный 51 (Ь1)-кристалл обладает зонной структурой (описание зонной структуры дано в обсуждении катодолюминесценции в гл. 3), в которой состояния в зоне проводимости свободны, а состояния в валентной зоне заполнены. При захвате высокоэнергетического фотона электроны перебрасываются в зону проводимости, оставляя дырки в валентной зоне. При наличии напряжения смещения электроны и дырки разделяются и собираются электродами, расположенными на поверхностях кристалла. Захват фотонов осуществляется путем фотоэлектрического поглощения. Падающий рентгеновский фотон вначале поглощается атомом кремния и испускается высоко-энергетический электрон. Затем этот фотоэлектрон по мере того, как он движется в кремниевом детекторе и испытывает неупругое рассеяние, генерирует электронно-дырочные пары. Атом кремния остается в состоянии с высокой энергией, поскольку на испускание фотоэлектрона потребовалась не вся энергия рентгеновского кванта. Эта энергия впоследствии выделяется либо в виде оже-электрона, либо в виде кванта рентгеновского характеристического излучения кремния. Оже-электрон испытывает неупругое рассеяние и также создает электронно-дырочные пары. Кванты рентгеновского излучения кремния могут повторно поглощаться, инициируя процесс снова, или неупруго рассеяться. Таким образом, имеет место последовательность событий, в результате чего вся энергия первичного фотона остается в детекторе, если только излучение, генерируемое в одном из актов [c.213]

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]

Электронный захват и позитронный распад имеют одинаковые последствия. Разница лишь в том, что электрон, внедряющийся в атомное ядро ири /(-захвате, оставляет свободное место на Д -злектронной оболочке атома. На это место перескакивают электроны с наружных оболочек. В результате возникает характеристическое излучение с длиной волны, соответствующей уже новому, а не исходному атомному ядру. В соответствии с правилом смещения элемент, испытывающий тот или иной распад, смещается в периодической системе вправо или влево на две или одну клетку (прц ИП не смещается). [c.216]

СМ, И используют характеристическое излучение. Метод этот применяется [c.356]

На рис. Д.154 приведена принципиальная схема установки атомно-абсорбционного анализа. Для увеличения поглощения обычно применяют вытянутое в длину пламя. Резонансное характеристическое излучение определяемого элемента возбуждают с помощью источника света. После этого излучение попадает в пламя, проходит через монохроматор и регистрируется, Чувствительность метода зависит от частоты резонансного характеристического излучения, а также в значительной степени от интенсивности возбуждающего резонансного излучения. [c.379]

Закон, связывающий частоту спектральных рентгеновских линий характеристического излучения С порядковым номером элементов (2), был открыт Г. Мозли (1913) и формулируется следующим образом квадратный корень из частот ) или (сД) соответствующих характеристических линий является линейной функцией порядкового номера элементов. Это означает, что если за счет энергии, поступившей извне (например, за счет мощной электронной бомбардировки), выбит электрон из атома с самой близкой к ядру орбитали (п=1), то на освободившееся место может перейти электрон со 2-й, 3-й, 4-й и т. д. орбиталей, в результате чего получается (высвечивается) квант рентгеновского излучения Е =к 2, " =/ivз, "л = /1г Спектр полученного излучения назван (-серией. Зависимость /(-серии от заряда I представлена на рис. 5.2. [c.114]

К током низковольтного трансформатора. Катод помещен в устройство, фокусирующее на анод поток электронов. Анодом служит плоский участок на внутренней стороне дна массивного медного цилиндра. На этот участок, играющий роль мишени при бомбардировке электронами, наносят слой того или иного металла (напаиванием или гальваническим способом) для получения нужной длины волны характеристического излучения. [c.117]

Рассмотрим теперь закономерности в характеристических рентгеновских спектрах элементов, открытых в 1913—1914 гг. английским ученым Мозли. Рентгеновские излучения возникают в рентгеновской (вакуумной) трубке под влиянием бомбардировки потоком электронов (катодных лучей) материала антикатода, который и является их излучателем. Длины волн рентгеновских излучений 0,006—2 нм (см. схему в гл. III). По выходе из трубки они с помощью кристаллов могут быть разложены в спектр. В этих спектрах обнаруживаются линии характеристических излучений, индивидуальных для каждого элемента и почти не зависящих от того, в каком соединении находится элемент в материале антикатода. Характеристические спектры состоят из ряда серий К, L, [c.92]

РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ — электро магнитные колебания весьма малой длины волн, возникающие при воздействии на вещество быстрыми электронами. Р. л. открыты в 1895 г. В. Рентгеном. Волновая природа Р. л. установлена в 1912 г. М. Лауэ, открывшим явление интерференции Р. л. в кристаллах. Это открытие явилось основой развития рентгеноструктурного анализа. Р. л. невидимы для глаза, обладают способностью вызывать яркую видимую флюоресценцию в некоторых естественных и в искусственно изготовляемых кристаллических веществах, они действуют на фотоэмульсию и вызывают ионизацию газов. Этими свойствами Р. л. пользуются для обнаружения, исследования и практического использования Р. л. Различают два типа Р. л. тормозное и характеристическое излучение. Тормозное излучение возникает при попадании электронов на антикатод рентгеновской трубки оно разлагается в сплошной спектр. Характеристические Р. л. образуются при выбивании электрона из одного из внутренних слоев атома с последующим переходом на освободившуюся орбиту электрона с какого-либо внен)не-го слоя. Они обладают линейчатым спектром, аналогичным оптическим спектрам газов, с той лишь разницей, что структура характеристического спектра, в отличие от оптического спектра газов, не зависит от вещества, дающего этот спектр. Зависимость от вещества проявляется только в том, что с увеличением порядкового номера элемента в периодической системе элементов Д. И. Менделеева весь его характеристический рентгеновский спектр смещается в сторону более коротких волн. Другой особенностью характеристических спектров является то обстоятельство, что каждый элемент дает свой спектр независимо от того, возбуждается ли этот элемент к испусканию в свободном состоянии или в химическом соединении. Это свойство является основой рентгеноспектрального йпализа. Р. л. широко используются в науке и технике. Высокая про- [c.213]

При съемке кристаллов белков, нуклеиновых кислот и других объектов с очень большими параметрами решетки, когда общее число отражений достигает нескольких десятков или сотен тысяч, а также при съемке кристаллов, нестабильных во времени или разлагающихся под действием рентгеновского излучения, возникает необходимость ускорения рентгеновского эксперимента. Один из естественных методов ускорения — повышение мощности рентгеновских трубок, в частности, использование трубки с вращающимся анодом или переход к другим источникам мощного у-излучения. Так, все шире используется синхротронное излучение, т. е. у-излуче-ние, возникающее при ускорении (устойчивом круговом движении) электронных пучков в синхротронах. Синхротронное излучение содержит у-кванты разной энергии и, следовательно, является аналогом белого спектра рентгеновской трубки. Но даже при монохроматизации посредством отражения от кристалла-монохроматора, связанной с ослаблением интенсивности на один порядок, интенсивность синхротронного излучения остается выше интенсивности характеристического излучения обычной рентгеновской трубки примерно на два порядка. [c.79]

В зависимости от механизма возбуждения рентгеновское излучение называется или тормозным или характеристическим. Тормозное излучение возникает при торможении быстрых электронов на атомах исследуемого вещества и представляет собой непрерывный спектр. Характеристический спектр — линейчатый рентгеновский спектр, возникающий при переходах электронов из внещних слоев атома на близко расположенные к ядру внутренние Л -, 1-, М-, Л -электронные слои. Для его возникновения необходимо, чтобы под действием какого-либо внешнего возбуждения теми же электронами пли фотонами высокой энергии электроны внутренних слоев перешли на свободные уровни внешних слоев. При возвращении такого возбужденного атома в основное нормальное состояние испускается квант характеристического излучения согласно (111.3). На рис. 82 показана схема возникновения характеристических рентгеновских спектров. Линии в пределах каждой серии отличают друг от друга индексами, обозначаемыми буквами греческого алфавита, например Ка, Кц, а, р, V и т. д. [c.181]

Рентгеноструктурный анализ. Он применяется при исследовании структуры кристаллов, жидкостей и аморфных тел. В то же время рентгеноструктурный анализ — основной метод установления структуры кристаллических решеток твердых тел. Неорганическая и органическая кристаллохимия главным образом обязана результатам рентгеноструктурного анализа неорганических и органических веществ. В зависимости от цели и особенностей объекта исследования для получения дифракционной картины используют непрерывное тормозное или дискретное характеристическое излучение в том или ином методе рентгеноструктурного анализа (РСА). Исследование кристаллической структуры различными методами РСА позволяет определить размеры и симметрию элементарной ячейки, а также расположение атомов и молекул в твердом теле. [c.195]

Отношение пик/фон (Р/В) или отношение интенсивности характеристического излучения к непрерывному излучению внутри одного и того же энергетического интервала равно [c.79]

З.5.2.6.1. Характеристическая флуоресценция. Если энергия характеристического излучения элемента А превышает энергию поглощения элемента В в образце, состоящем из Л и В, то возникнет характеристическая флуоресценция элемента В, обусловленная элементом А. Для того чтобы проанализировать этот случай, рассмотрим образец, состоящий из марганца, железа, кобальта и никеля (табл. 3.9). Энергия поглощения для марганца меньше, чем энергия возбуждения линий Ка, для кобальта и никеля, поэтому под действием этих излучений возникнет характеристическая флуоресценция. Энергия возбуждения линии К железа, кобальта и никеля превышает критический потенциал возбуждения для /С-оболочки марганца, и поэтому излучение на всех этих линиях может вызывать флуоресценцию марганца. Рассуждения могут быть повторены для каждого элемента в образце, как показано в табл. 3.10. Если возникает характеристическая флуоресценция, то первичное излучение сильно поглощается, на что указывает большое значение массового коэффициента поглощения флуоресцирующего элемента для первичного излучения. Так, массовый коэффициент поглощения марганца для линии N1/ , вызывающей флуоресценцию марганца, примерно в 7 раз больше, чем коэффициент поглоще- [c.89]

Поправка на флуоресценцию за счет характеристического излучения F [c.23]

Непрерывное излучение содержит кванты с энергией, достаточной для возбуждения любого характеристического излучения, которое может возбуждаться непосредственно электронным лучом, в диапазоне от р до Ео, поскольку всегда имеется непрерывное излучение. Расчет интенсивности вторичного излучения, возбуждаемого непрерывным спектром, сложен по следующим соображениям [c.27]

Как указывалось в разд. 7.2.4 этой главы, флуоресценция за счет характеристического излучения значительна тогда, когда образец содержит элементы, рентгеновские линии которых ле- [c.50]

В методе Кобе необходимость использования поправочных факторов Z, А, F м фактора, обусловленного флуоресценцией, вызываемой непрерывным излучением, сведена к минимуму, поскольку близость значений энергий для /, и в приводит к отсутствию необходимости вводить поправку на поглощение А, а использование отношения /,//в — вводить поправку на атомный номер Z, Поправка F, обусловленная флуоресценцией под действием характеристического излучения, пренебрежимо мала в, большинстве случаев микроанализа биологических образцов, за исключением тех случаев, когда в матрице с низким Z присутствуют элемент с высоким значением Z (флуоресценция за счет непрерывного излучения). Константа ki определяется с помощью эталонов с известной концентрацией. [c.73]

Данное явление лежит в основе метода рентгенофлуорес-центного анализа (РФА). Если заполняются вакансии в Ь оболочке в результате перехода электронов с М оболочки, то получается I серия линий рентгеновского спектра и т. д. Частота характеристического излучения зависит от атомного номера электрона (по закону Мозли квадрат частоты определенной серии и атомный номер связаны линейной зависимостью), на чем основывается качественный РФА, В основе количественного анализа [c.138]

Для проведения количественного химического анализа в исследуемом многокомпонентном образце и эталоне, представляющем собой чистый элемент, в одних и тех же условиях измеряют интенсивность рентгеновской характеристической линии данного элемента. Отношение интенсивностей этих линий дает приближенные данные о количестве элемента в материале. Для повышения точности данных в полученные результаты нужно внести обязательные поправки, учитывающие особые условия нахождения элемента в многоком-понентном образце по сравнению с чистым эталоном. Это составляет разницу в поглощении рентгеновского излучения в анализируемом образце и эталоне, дополнительное возбуждение определяемого элемента в образце характеристическим излучением других элементов и т. п. Отсутствие точных данных о величине коэффициентов поглощения рентгеновского излучения такими эле- [c.152]

Некоторым недостатком камер-монохроматоров, использующих для монохроматизации отражение от кристалла кварца, является присутствие паразитного излучения с длиной волны, вдвое меньшей длины волны характеристического излучения. Это не вызывает неудобств при рутинном фазовом анализе, но может быть источником неопределенностей при поисках слабо выраженной сверхструктуры. Для устранения этой неоднозначности под руководством Ю.П.Симанова была сконструирована камера-монохроматор [6], в которой для монохроматизации использовалось отражение от плоскости (111) пластически изогнутого при высокой температуре монокристалла германия. Интенсивность линий (222) в германии практически равна нулю, т.е. излучение с А /1 в монохромати-зированном пучке отсутствует. К сожалению, пластические свойства германия очень чувствительны к степени совершенства кристалла (они резко ухудшаются при уменьшении концентрац 1И дислокаций), и камеры такого типа не нашли широкого применения. Монокристаллы кварца гораздо дешевле и доступнее. [c.21]

В эмиссионном спектральном анализе исследуемого вещества пробу (анализируемый объект) испаряют и возбуждают свечение паров посредством пламени электрической дуги, высоковольтной искры или другим источииком возбуждения. Атомы каждого элемента в возбужденном состоянии испускают волны только определенной длины, так называемое характеристическое излучение. Благодаря этому оказывается возможным проводить качественный эмиссионный спектральный анализ не только простых, но и сложных веществ и их смесей. [c.224]

Атомы вещества в парообразном состоянии при определеины.х условиях способны излучать лучи определенных длин волн (так называемое характеристическое излучение). Вместе с тем атомы способны пог.яо-щать то излучение, которое сами испускают. Таким образом, длина волны лучей, поглощенных атомами элемента, совпадает с длиной волны его характеристических излучений. [c.244]

Существенно, что рентгеновские кванты излучаются не при каждом переходе электронов с более высоких энергетических уровней на вакантные места основного уровня. Встречаются переходы, не сопровождающиеся излучением, в частности такие, при которых высвобождающаяся энергия затрачивается на возбуждение и эмиссию внешних валентных электронов. Отношение количества переходов щ, сопровождающихся характеристическим излучением, к общему количеству переходов называют выходом флуоресценции W). Он возрастает с увеличением атомного но- 1epa элемента в соответствии со следующим полуэм-пирическим уравнением [c.782]

В работе [44] описана система КЕУЕХ 0810КШ, состоящая из рентгеновской установки (60 кВ 3 кВт), спектрометра с 51 (Ы)-полупроводниковым детектором и компьютера. По интенсивности характеристического излучения А1, 51, Са, К, Т1, Сг, Мп, Ре, N1, Сп, 2п, РЬ определяют концентрации этих элементов в пробе. Зольность рассчитывают как сумму содержаний золообразующих элементов в пробе. По1уешность анализа, выполняемого в вакууме, при А =5- 14 % составляет 0,96%. Исследователи [45] для контроля зольности использовали спектрометр АРЬ-72 ООО (Франция), включающий в себя рентгеновскую установку (2,7 кВт 50 кВ), детектирующую систему со сцинтилляционным счетчиком, кристалл-анализатором из фторида лития, вакуумную установку и компьютер. Зольность определяли по сумме содержаний в угле 5, Са, А1, 81, Ре, К. Погрешность анализа 0,48 % при у4 =5- -25 %. [c.37]

В основе метода лежит эффект образования электронно позитронных пар при взаимодействии 7-излучения < энергией >1,022 МэВ с углем. После аннигиляций пары возникает характеристическое излучение с энер> гией 511 кэВ, интенсивность которого пропорциональна квадрату среднего атомного номера угля и слабо за висит от его плотности. Интенсивность рассеянногб излучения обычно используется для снижения влияни флуктуаций плотности. [c.39]

Наличие неорерывного излучения играет важную роль в определении минимально обнаружимого уровня для данного элемента, так как непрерывный спектр образует фон, на котором должны быть измерены сигналы характеристического излучения. Поэтому обычно непрерывное излучение рассматривается как помеха. Однако следует отметить, что, согласно уравнению (3.27), непрерывный спектр содержит информацию о среднем атомном номере (а следовательно, и о составе) образца. Так, области с различными 2 в образце будут испускать на всех энергиях различную интенсивность непрерывного излучения. Этот факт может оказаться полезным при анализе объекта и стать основой для некоторых схем введения поправок при количественном анализе, в частности биологических объектов и частиц (см. гл. 7). [c.69]

НИЯ кобальта для линии Ка никеля, которая не вызывает флуоресценции кобальта (табл. 3.9). Эффективность флуоресценции под действием рентгеновского излучения принимает самое большое значение при энергиях рентгеновского излучения чуть выше края поглош,ения. Например, характеристическая флуоресценция железа ( кр = 7,111 кэВ) более эффективно возбуждается излучением N1 (7,472 кэБ), чем Сих (8,041 кэВ). Эффективность вторичной флуоресценции, возникающей за счет характеристического излучения, может быть оценена по массовому коэффициенту поглощения. Б примере для железа массовый коэффициент поглощения железа для равен 380 см /г, а для Силгд равен 311 см /г, что указывает на большую флуоресценцию от [c.90]

Так как рентгеновское излучение, генерируемое электронным пучком, возникает на некоторой отличной от нуля глубине в образце (рис. 7.2), на пути к детектору оно должно пройти определенный путь в образце. На этом пути часть рентгеновского излучения претерпевает поглощение из-за взаимодействия с атомами различных элементов в образце. Поэтому интенсивность рентгеновского излучения, достигающего детектора, уменьшается по величине. Согласно Кастену [120], интенсивность (11 характеристического излучения, генерируемого в слое толщиной [c.8]

Важность поправки на флуоресценцию можно продемонстрировать на примере бинарной системы Ее — Ni. В такой системе энергия характеристического излучения Nijf 7,478 кэВ больше, чем энергия возбуждения Ее /(-излучения, к = 7,11 кэВ. Поэтому генерируется избыточное количество квантов Ее д -излу-чения. Поправка на атомный номер Zi в такой системе меньше 1%, и ею можно пренебречь. Расчеты Fpe в сплаве 10 вес.% Fe — 90 вес.% Ni проводились по формулам (7.27) и (7.28). [c.25]

Комбинируя соотношение Крамерса с уравнением Кастена, которое гласит, что интенсивность характеристического излучения пропорциональна концентрации интересуемого элемента в образце, можно получить уравнение, позволяющее рассчитать относительные массовые доли элементов [c.80]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология