Характеристические рентгеновские лучи

Электронный микрозондовый анализ обычно начинают с получения изображения исследуемого образца в отраженных или поглощенных электронах или в характеристических рентгеновских лучах. Затем производят сканирование поверхности включений вдоль разных направлений с целью изучения равномерности распределения в нем исследуемых элементов и таким способом получают данные по их зональному распределению в отдельных минералах и фазах. Для получения среднего значения содержаний элементов результаты анализа во многих точках усредняются (в основном производят усреднение для 10 точек). Воспроизводимость, правильность и чувствительность электронного микрозон- [c.118]

Некоторые конструкции рентгеновских микроанализаторов позволяют получать изображение распределения элементов на поверхности образца с помощью характеристических рентгеновских лучей. Для этого электронный зонд, падающий на образец, специальной электромагнитной системой отклоняется так, что пробегает по некоторой площади (метод сканирования). Время, затрачиваемое электронным зондом для пробега одного растра, равно 8 с, число строк — 400. Возможные увеличения 300, 600 , 1200 и 2400. Спектрометр прибора настраивается на характеристическую линию определенного элемента. Рентгеновские кванты, попадающие в спектрометр, преобразуются счетчиком в электрические импульсы, которые модулируют электронный луч телевизионной трубки. В результате каждому зарегистрированному кванту соответствует яркая точка на экране. Поскольку развертка электронного зонда синхронна с разверткой электронно-лучевой трубки, то светящиеся точки располагаются на экране в соответствии с характером распределения элементов на анализируемой площади. [c.153]

Характеристические рентгеновские лучи возникают при переходе электрона с более удаленной от ядра орбитали атома на более близкую в том случае, если на более глубоко лежащей орбитали образовалась вакансия. Характеристические рентгеновские лу- [c.113]

Первым крупным успехом в разрешении этого вопроса было наблюдение характеристических рентгеновских лучей. Если мишень бомбардировать быстрыми электронами, то наблюдается [c.92]

Характеристические рентгеновские лучи образуются тогда, когда электроны возвращаются на вакантные места внутренних квантовых уровней, с которых были удалены электроны за счет внешней энергии. [c.30]

Поверхность образца исследуют под микроскопом при освещении видимым светом Изображение поверхности получают с помощью отраженного электронного луча. Испускаемые при этом характеристические рентгеновские лучи делают возможным определение химического состава наблюдаемых участков методом так называемого микроанализа (микрозонда). Метод требует вакуума [c.150]

Уменьшение интенсивности рентгеновских лучей при прохождении через вещество можно связать с двумя основными процессами. Одним из них является рассеяние падающего излучения. Обычно этот эффект становится заметным только для систем, в которых значения Z малы и (или) длина волны X велика. Вторым процессом является поглощение рентгеновских лучей, связанное с фотоэлектрическим эффектом. При этом энергия падающего рентгеновского кванта преобразуется в кинетическую энергию выбитого из атома фотоэлектрона. Одним из следствий этого эффекта является испускание характеристических рентгеновских лучей (см. гл. 5, раздел IVA). [c.129]

При неупругом взаимодействии с ядрами вещества электроны теряют энергию в кулоновском поле ядер и вызывают эмиссию рентгеновского излучения со сплошным спектром. Неупругие столкновения могут вызвать ионизацию атомов, в результате чего возникают характеристические рентгеновские лучи или Оже-электроны. Если неупругие взаимодействия происходят между первичным пучком электронов зонда и слабо связанными внешними электронами вещества, испускаются вторичные электроны, имеющие энергию не выше нескольких десятков электрон-вольт. Кроме процессов, связанных с возбуждением внутренних и валентных оболочек атома, существуют плазменное и фононное возбуждения. Первый тип возбуждения характеризуется осцилляцией свободных электронов объекта в месте прохождения первичного пучка за счет энергии последнего. Фононное возбуждение является результатом взаимодействия зонда с кристаллической решеткой, что приводит к колебаниям атомов в решетке, испусканию световых квантов и в конечном счете к локальному разогреву вещества. Время элементарного акта возбуждения электронов внутренних оболочек атома и плазменного возбуждения составляет 10 с, процесс передачи энергии решетке длится 10" °—10 с. [c.218]

Характеристические рентгеновские лучи возникают при отрыве электронов с К-, L- и М-оболочек атома с последующим возвращением атома из возбужденного состояния в нормальное путем перехода внешних электронов на вакантные места внутренних оболочек. Атомы с определенным атомным номером излучают строго определенные по длинам волн рентгеновские фотоны. Диапазон длин волн лежит от 0,005 до 37,5 нм, длина волны излучения уменьшается с ростом Z. Пиковая интенсивность характеристических линий / является функцией ускоряющего электрона напряжения (энергии зонда о), критического потенциала возбуждения кр данного элемента и тока зонда i [c.221]

Рис. 5.2. Схема возникновения характеристических рентгеновских лучей (модель Бора, радиусы орбит даны не в масштабе)

Таким образом, если известно, что изучаемое радиоактивное вещество является изотопом (или смесью изотопов) определенного элемента и при этом обнаружено существование характеристических рентгеновских лучей, соответствующих данному элементу, то это является доказательством существования изомеров. При этом время половинного ослабления интенсивности характеристического излучения будет соответствовать периоду полураспада возбужденного состояния. Это обстоятельство дает возможность установить, какой именно из наблюдаемых периодов полураспада связан с изомерным переходом. [c.301]

Эта глава будет закончена рассмотрением некоторых процессов, частично уже упоминавшихся, с участием орбитальных электронов атома. Уже отмечалось, что переход электрона с одной орбиты, характеризующейся энергией Е , на другую орбиту, характеризующуюся энергией сопровождается испусканием или поглощением некоторого количества энергии Е — Е = к ), причем, испускается или поглощается свет частоты V. Испускание атомом характеристических рентгеновских лучей также объясняется электронными переходами, однако между оптическим и рентгеновским спектром существует большая разница. Рентгеновские лучи возникают в результате движения электронов между уровнями, занятыми электронами в атоме в его нормальном состоянии, тогда как оптический спектр обусловлен возвращением электронов, вначале перешедших на внешние обычно незаполненные уровни при процессе, называемом возбуждением, обратно на орбиты с низшей энергией. Так как энергия внешних электронов изменяется от элемента к элементу, то лишь атомы с одинаковым расположением внешних электронов имеют оптические спектры одного типа. Так, оптические спектры элементов одной группы периодической системы во многих случаях похожи друг на друга. Например, все спектры щелочных металлов принадлежат к одному типу, но отличаются от спектров щелочных земель. Рентгеновские спектры элементов не проявляют таких периодических свойств, так как внутренние электроны расположены одинаково во всех элементах, кроме самых легких. [c.50]

Закономерность изменения длин волн более наглядно можно показать, если построить диаграмму, на которой значения корней квадратных из обратных величин длин волн двух линий характеристических рентгеновских лучей для различных элементов отложить в определенной последовательности, а именно в последовательности возрастания, атомных номеров этих элементов. На диаграммах такого рода, называемых диаграммами Мозли, точки для любой данной рентгеновской линии ложатся на прямую. Диаграмма Мозли для элементов от алюминия до цинка приведена на рис. 4.2. При помощи такого рода диаграмм Мозли не представляло большого труда установить точные атомные веса элементов (см. соответствующий разд. гл. 5, посвященный теории Бора). [c.86]

Электронный захват (К-захват) обнаруживается благодаря вторичным процессам, происходящим в атоме вследствие образования (-вакансии. При заполнении /С-слоя электроном одного из вышележащих слоев (например, при 1—Л -переходе) выделяется энергия ( 1, — Е с), что приводит к излучению характеристических рентгеновских лучей, соответствующих атомному номеру Е—I (т. е. номеру образовавшегося при /(-захвате элемента), либо к вылету электрона с одного из верхних слоев (так называемый эффект Оже). [c.383]

Все сказанное выше относится и к возбуждению характеристических рентгеновских лучей электронной бомбардировкой образца. При таком возбуждении всегда появляется непрерывный спектр в виде заметного и часто мешающего фона. Проведенное рассмотрение может быть распространено и на случай возбуж- [c.115]

Количественно изучая частоты характеристических рентгеновских лучей, Мозели нашел, что эти частоты могут быть сгруппированы в 3 серии К, Ь и М (рис. 11.6). [c.111]

Затем Лоуренс Брэгг (1890), еще будучи студентом Кембриджского университета, развил теорию дифракции рентгеновских лучей (уравнение Брэгга, см. ниже) и на основании этой теории в ноябре 1912 г. определил структуру сфалерита (кубическая форма сульфида цинка) он применил свою теорию при анализе фотоснимков дифракции рентгеновских лучей сфалеритом, опубликованных Лауэ, Фридрихом и Книппипгом. Его отец Уильям Брэгг (1862—1942) сконструировал в этот период рентгеновский спектрометр (рис. 3.23), после чего за один год Л. и У. Брэггам удалось определить точную атомную структуру многих кристаллов и для целого ряда элементов установить длины волн характеристических рентгеновских лучей, испускаемых некоторыми элементами, используемыми в качестве мишеней в рентгеновских трубках. В методе Брэгга (рис. 3.23) пучок рентгеновских лучей направляется на грань кристалла, например [c.70]

На рис. 1 представлены фотографии (увеличение 500 ра ), полученные в характеристических рентгеновских лучах СаКа, которые показывают распределение противоионой в гомогенных катионитовых мембранах, изготовленных различными методами. Из рис. 1 видно, что образцы, полученные как радиационной (рис. 1, а), так и химической (рис. 1, б) прививкой, отличаются равномерным распределением противоионов, не зависящим от способа получения мембран. Однако на снимках отчетливо видны темные участки, не содержащие противоионов. Очевидно, что термин гомогенность мембраны следует понимать не в смысле непрерывности в распределении ионогенных групп, а в смысле высокой степени равномерности этого распределения. [c.252]

Изображение в характеристических рентгеновских лучах РКа гомогенных и гетерогенных анионитовых мембран представлено на рис. 3. Из приведенных фотографий видно, что существенных различий в структуре анионитовых мембран, по сравнению с катионитовыми, не имеется. [c.253]

Широкое практическое применение получил источник Ре, относящийся к группе /С-захватных изотопов. Радиоактивное железо превращается в стабильный марганец, захватывая ядром при распаде электрон со своей /С-оболочки. При этом возникает характеристическое рентгеновское излучение /С-серии марганца с энергиями 5,9 и 6,5 кэВ. Интенсивность характеристического излучения составляет 8-10 квант/(с-мКи-ср) (без учета самопоглощения). Помимо характеристического излучения в спектре этого источника присутствует лишь внутреннее тормозное излучение с наибольшей энергией квантов 220 кэВ. Интенсивность этого излучения составляет около 10 от интенсивности характеристических рентгеновских лучей. Таким образом, изотоп Ре является источником практически чистого мягкого характеристического рентгеновского излучения. Высокая стабильность (период полураспада 2,9 года), простота защиты от неиспользуемого излучения, доступность и сравнительно невысокая стоимость позволяют применять этот изотоп при абсорбциометрии на легкие элементы (от кремния до ванадия). Однако малая проникающая способность излучения ограничивает допустимую толщину поглощающего слоя. Этот серьезный Недостаток не позволяет анализировать химические волокна из-за трудностей, связанных с приготовлением образцов малой оптической плотности и необходимости усложнения конструкции фотометров. Несмотря на это, изотоп °°Ре успешно применен при анализе фосфора в тканях со специальными свойствами, у которых поверхностная плотность т 0,1 г/см [150]. [c.106]

Внутренняя конверсия. С испусканием ядрами -квантов (и, в частности, с изомерными переходами) связан еще один вид радиоактивности — внутренняя конверсия. Этот процесс сводится к тому, что возбуждённое ядро, не излучая -квантов, непосредственно передаёт свою энергию электрону одной из ближайших к ядру оболочек, вследствие чего электрон вырывается из атома. После внутренней конверсии возникает вт(фичное излучение характеристических рентгеновских лучей из-за перехода электронов атомных оболочек на освободившееся вблизи ядра место. Очевидно, что внутренняя конверсия не приводит к превращению элементов. [c.37]

В 1900 г. Виллард нашел третью компоненту излучения, испускаемого радиоактивными веществами, так называемые улучи. Эти лучи испускаются атомными ядрами в результате естествейных или искусственных превращений или вследствие торможения заряженных частиц, аннигиляции пар частиц и распадов частиц. ДлинЬ волн у-лучей большинства ядер, лежит в пределах от 0,0001 до 0,1 нм. у-Лучис энергией до 100 кэВ (мягкие у-лучи) ничем кроме своего ядерного происхождения не отличаются от характеристических рентгеновских лучей. Поэтому часто термин "ii-лучи применяют для обозначения электромагнитного излучения любой природы, если его энергия больше 100 кэВ. Фотоны, возт кающие в процессах аннигиляции и распадов, называют v-квантами. [c.102]

Уже отмечалось, что за несколькими исключениями атомные веса элементов последовательно возрастают, причем атомный вес являлся единственным непериодическим свойством элементов, известным до исследования спектра рентгеновских лучей и радиоактивности. Теперь известно, что элемент с атомным номером Z может иметь более тяжелые изотопы, чем элемент с атомным номером как, например, в случае 27 0 и и причем число изотопов у различных элементов может быть совершенно различным. Из свойств, непрерывно изменяющихся с увеличением Z, мы должны отметить рассеивание элементами а-частиц, поглощение и рассеивание рентгеновских лучей и длину волны характеристических рентгеновских лучей данной серии (т. е. Л, и других серий). Мозли в 1914 г, для многих элементов установил приблизительную линейную зависимость квадратного корня из частоты характеристического излучении данного типа, например Л -линий от атомного номера. Линейнаи зависимость между и Z для каждого типа характеристического рентгеновского излучения К, Ь, М к т. д.) существует не во всем интервале величин до Z= 1, но справедлива липгь до тех пор, пок [c.41]

Характер взаимодействия между атомами различен для различных нре[атных состояний, и поэтому такие свойства, как сжимаемость 1ли коэфициент теплового расширения буд т совери1е1шо различны для твердой, жидкой и газообразной фазы. С другой стороны, непериодические свойства должны быть связаны или с частями атома. Оолее зап.ц1щен1п>1ми от внешних влияний, как, наиример, внутренние электронные уровни в случае характеристических рентгеновских лучей, 1ли с самым ядром (рассеивание 2-частиц), или, наконец, они могут .ависеть от обп[его числа орбитальных электронов, как зависит от 1НХ способность атома рассеивать рентгеновские лучи. [c.42]

Рис. 1. Переходный слой (ПС) между железом армко п многокобальтовым силикатным расплавом, снятый в поглощенных электронах (а) н в характеристических рентгеновских лучах Со, Ре, Na (б, в, г соответственно) для линий А а,.

В 1906 г. Чарлз Гловер Баркла установил, что различные элементы испускают определенные серии характеристических рентгеновских лучей. Уильям Генри Брэгг и его сын Уильям Лоренс Брэгг смогли объяснить это в 1912 г. дифракцией рентгеновских лучей кристаллическими веществами. В 1913 г. Генри Мозли, используя в качестве антикатодов в рентгеновских трубках различные элементы, получил по методу Брэггов эмиссионные спектры этих элементов. При этом он обнаружил, что длины волны таких рентгеновских лучей уменьшаются с увеличением атомной массы излучающего элемента. Связь между увеличением атомной массы элементов и уменьшением длины волны зависела от величины положительного заряда ядра атома. Мозли составил диаграмму и показал, что, зная длину волны рентгеновских лучей, можно рассчитать электрический заряд ядра элемента. Например, заряд ядра равен для водорода +1. гелия +2, лития +3, урана -(-92. Величина заряда ядра соответствует порядковому номеру, понятие о котором ввел Иоганнес Роберт Ридберг, чтобы исправить выявленное нарушение закономерности в расположении элементов в периодической системе. Некоторые элементы с большей атомной массой размещены в соответствии с зарядом их ядра в системе перед элементами с меньшей массой (Аг — перед К, Со — перед №, Те — перед I). Именно в этом заключается физический смысл порядкового номера элемента. [c.104]

Периодический закон Д. И. Менделеева был общепризнан, хотя в нем имелись и некоторые аномалии. Так, согласно периодическому закону, свойства элементов находятся в периодической зависимости от их атомных весов, и поэтому не может быть двух элементов с одинаковым атомным весом и разными химическими и физическими свойствами. Однако это наблюдается у кобальта и никеля порядок расположения по возрастающему атомному весу нарушен для теллура и иода. Д. И. Менделеев предполагал, что атомный вес теллура не верен, но это не подтвердилось, и теллур должен быть помещен в периодической системе до иода, хотя у него атомный вес больше. Кроме того, было неясно положение в периодической системе VIII группы и редкоземельных элементов, а также не нашлось места для инертных газов, открытых в самом конце XIX века. Очевидно, в структуре атомов элементов должно быть что-то, обусловливающее периодичность, на что атомный вес не давал ответа. Первым крупным успехом в разрешении этого вопроса было наблюдение характеристических рентгеновских лучей. Если мишень бомбардировать быстрыми электронами, то наблюдается обычно два разных вида рентгеновских лучей. Один вид дает непрерывный спектр, подобный изображенному на рис. 3-3. Конец спектра, которому соответствует наибольшая энергия, определяется разностью потенциалов ускоряющего электрического поля. На непрерывный спектр часто накладывается характеристический спектр длины волн линий характеристического спектра оказались зависящими от материала мишени и не зависели от потенциала поля, ускоряющего электроны до тех пор, пока энергия электронов была больше некоторой величины. На рис. 3-4 изображен рентгеновский спектр мо- [c.88]

Микрорентгеноспектральный анализ. Неупругие столкновения электронов с атомами могут вызывать их ионизацию, в результате чего возникают характеристические рентгеновские лучи. Характеристическое рентгеновское излучение является следствием отрыва электронов с К-, L- и М-оболочек атома с последующим возвращением атома из возбужденного состояния в нормальное путем перехода внешних электронов на вакантные места внутренних оболочек. В силу этого длины излучаемых волн для каждого химического элемента имеют строго определенные значения. Экспериментальный метод, основанный на детектировании характеристического излучения, называется микрорентгеноспектральным анализом (МРА). Основное назначение МРА — качественное и количественное определение химического состава приповерхностных слоев. В оптимальных условиях этот метод позволяет обнаружить следы элемента до 10- % (масс.). Локальность анализа по объему составляет несколько кубических микрометров. [c.220]

Известно, что любой элемент, помещенный на анод рентгеновской трубки, к которой прилол<ена разность потенциалов выше критической, становится источником рентгеновских характеристических лучей. Те же лучи возникнут как вторичные характеристические рентгеновские лучи, если этот элемент будет облучен рентгеновскими лучами, имеющими меньшую длину волны. Анализируя спектральный состав рентгеновского излучения, можно определить химический состав излучающего объекта. [c.299]

И др. [40] и иллюстрируется рис. 8. Полученные данные были проанализированы [61], и было показано, что они согласуются с уравнением (44). Такой анализ привел к предположению, что сцинтилляционная чувствительность по отношению к электронам, полученным внутри сцинтиллятора под действием рентгеновских лучей, будет больше, чем чувствительность по отношению к падающему извне пучку электронов с той же энергией. Высказанное предположение было подтверждено экспериментально Бирксом и Бруксом [421 в случае антрацена при использовании ( )отоэлектронов с энергией от 6 до 30 кэв, полученных под действием различных характеристических рентгеновских лучей. Полученные результаты представлены на рис. 11 и сопоставлены с теоретическими кривыми, построенными на основании уравнения (44) для фотоэлектронов от рентгеновских лучей при Ф = 1 и для внешних электронов при ф, определенном из уравнения (43). [c.180]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология