Рентгеновское излучение взаимодействие с веществом

Рис. 33.2. Схема процессов, происходящих при взаимодействии монохроматического рентгеновского излучения с анализируемым веществом

Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. При прохождении пучка рентгеновского излучения через слой гомогенного вещества его интенсивность ослабевает в направлении распространения за счет процессов поглощения и рассеяния по закону [c.6]

Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом [c.58]

При структурных исследованиях кристаллических веществ используется взаимодействие рентгеновского излучения с кристаллом. При этом проникающие в кристалл рентгеновские лучи (с длиной волны I) всегда отражаются от атомов (ионов) кристаллической решетки под углом а в соответствии с формулой Вульфа — Брэгга [c.110]

Другим современным методом, служащим для построения диаграмм состояния, является метод рентгеноструктурного анализа. Рентгеноструктурный анализ является одним из наиболее совершенных методов изучения всех превращений, сопровождающихся изменением кристаллической решетки. Поэтому он особенно полезен при исследовании полиморфных превращений, образования и распада твердых растворов, а также образования химических соединений. Методами рентгеноструктурного анализа изучают металлы, сплавы, минералы, неорганические и органические соединения. Рентгеноструктурный анализ применяется для качественного и количественного фазового анализа гетерогенных систем, для исследования изменений в твердых растворах, определения типа твердого раствора и границ растворимости. Рентгеноструктурный анализ является дифракционным структурным методом он основан на взаимодействии рентгеновского излучения с электронами вещества, в результате которого возникает дифракция рентгеновского излучения. Основную информацию в рентгеноструктурном анализе получают из рентгенограмм. Типы рентгенограмм сильно зависят от природы и состава фаз. Между типом рентгенограммы и типом диаграммы состояния существует определенная связь. Особенно полезны рентгенографические данные для построения той части диаграмм, которые описывают равновесные процессы в твердом состоянии, где процессы установления равновесных состояний протекают очень медленно. [c.235]

При взаимодействии рентгеновского излучения с веществом наблюдается абсорбция в соответствии с уравнением (I. 16) [c.41]

Кванты рентгеновского излучения обладают меньшей энергией, чем 7-кванты. Основные процессы, происходящие при взаимодействии рентгеновского излучения с веществом, — фотоэффект и комптоновский эффект. Массовый коэффициент поглощения резко возрастает с увеличением заряда) ядра атома элемента (вероятность фотоэффекта пропорциональна 2 ), т. е. анализ следует проводить в области таких энергий рентгеновского излучения, в которой наблюдается значительное различие коэффициентов погло- [c.322]

Рентгенографические, электронографические и нейтронографические исследования атомной и молекулярной структур жидкостей и аморфных тел основываются на анализе углового распределения интенсивности рассеянного рентгеновского излучения, электронов и нейтронов. Рассеяние веществом этих трех видов излучений не одинаково, что объясняется различием их физической природы. Рентгеновское излучение рассеивается электронами атомов и молекул. Процесс рассеяния не характерен обычному отражению или преломлению. Рентгеновское излучение, взаимодействуя с электронами, приводит их в колебательное движение. Колеблясь с той же частотой, что и электрический вектор первичной электромагнитной волны, электроны порождают вторичное электромагнитное излучение, распространяющееся во всех направлениях. Интенсивность рассеянного излучения, фиксируемая в некоторой точке, пропорциональна электронной плотности атомов и молекул. [c.26]

Метод двух трех) энергий непосредственно базируется на современной теории и аналитическом описании взаимодействия рентгеновского излучения с веществом в диапазоне энергий. При контроле в области до 1,022 МэВ (метод двух энергий) отдельно учитывается вклад фотоэлектрического поглощения и комптоновского рассеяния. [c.132]

Процесс поглощения энергии кванта принципиально отличается от процесса взаимодействия отрицательно активных молекул с поверхностью испарения. Для того чтобы кванты энергии интенсифицировали процесс сублимации льда, необходимо, чтобы движение их к поверхности сублимируемого вещества происходило без потери энергии на пути движения, а это возможно только в соответствующих условиях разрежения. Квант (фотон) энергии /IV обычно взаимодействует с электронами молекул или атомов. При этом процесс поглощения кванта большой энергии отличается от действия кванта с малой энергией. Фотон ультрафиолетовой области спектра передает свою энергию-наименее связанному электрону, тогда как фотон рентгеновского излучения, взаимодействует преимущественно с электронами внутренней оболочки. Применение фотонов для целей интенсификации процессов.. сублимации должно рассматриваться в непосредственной связи с воздействием выбранных квантов энергии на процесс удаления молекул-растворителя из продукта без нарушения его физико-химических, свойств. [c.191]

Поскольку взаимодействие рентгеновского излучения с веществом— это главным образом взаимодействие с электронами (взаимодействие с ядрами атомов практически неощутимо), то в основе расчета дифракции от любой структуры лежит выражение для волны, рассеянной одиночным электроном (рис, 1) [c.93]

Д. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ [c.208]

Прохождение рентгеновского излучения через вещество сопровождается взаимодействием рентгеновских лучей с веществом. Известны три вида взаимодействия рассеяние рентгеновского излучения (с изменением и без изменения длины волны), фотоэлектрический эффект и образование электронно-позитронных пар, причем последний эффект имеет место только при энергии квантов больше 1 МэВ. [c.8]

Любое взаимодействие рентгеновского излучения с веществом сводится к столкновению его квантов с электронами. Помимо ионизации или возбуждения нри этом возмо- [c.199]

В первой главе изложены сведения о физических основах рентгеноспектрального анализа, рентгеновских спектрах, их происхождении и структуре, закономерностях взаимодействия рентгеновского излучения с веществом. Рассмотрены фотопоглощение, рентгеновская флуоресценция, когерентное и некогерентное рассеяния рентгеновского излучения. В главе даны основные аналитические зависимости рентгеноспектрального анализа, приведены факторы, определяющие точность и чувствительность определений. [c.3]

Закономерности, используемые в рентгеноспектральном анализе, определяются процессами взаимодействия рентгеновского излучения с веществом. Характер взаимодействия в свою очередь зависит от энергии фотонов и химического состава вещества. [c.10]

Ослабление рентгеновского излучения в среде происходит в результате фотоэлектрического, или истинного, поглощения и путем рассеяния, т. е. изменения первоначального направления фотона. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом показано на схеме [c.11]

При взаимодействии рентгеновского излучения, электронов и нейтронов с веществом часть их энергии превращается в различные виды внутренней энергии вещества и в энергию вторичного излучения. Это приводит к частичному поглощению падающего на образец излучения. Поэтому интенсивность рассеяния не может быть правильно определена без внесения поправки на поглощение. Эта поправка зависит от формы образца и угла рассеяния. В случае плоского образца при съемке на прохождение лучей эта поправка вычисляется по формуле [c.101]

Степень ионности межатомной связи можно определить по величине эффективного заряда атомов, которая отражает распределение электронной плотности. Величину эффективного заряда, в свою очередь, определяют из рентгеновских данных (например, для атома кремния в ряде его соединений — путем измерения смещения 1.2 линий), по величине теплоты сублимации, методом аннигиляции позитронов. Этот последний метод интересен не только сам по себе. Мы не можем не упомянуть о нем, потому что он основан на таком взаимодействии излучения с веществом, которое приводит к заметным химическим превращениям особого типа (см. ниже). [c.134]

Рентгеновские камеры. Рентгеновские камеры представляют собой устройства для регистрации на фотопленке дифракционной картины, возникающей при взаимодействии первичного пучка рентгеновских лучей с атомами исследуемого вещества. Главные составные части типичной камеры общего назначения, в которой регистрация дифракционной картины осуществляется на узкой полоске фотопленки, свернутой в цилиндр, следующие корпус камеры в виде металлического цилиндра с опорными установочными винтами коллиматор, образующий входное отверстие для первичного рентгеновского излучения и состоящий из одной или нескольких диафрагм, вырезающих из потока лучей узкий пучок, падающий на образец держатель образца и тубус (ловушка), предназначенная для предотвращения рассеяния излучения стенкой камеры, противоположной коллиматору. [c.77]

При прохождении любого электромагнитного излучения, в том числе и рентгеновского, через вещество происходит частичное рассеивание излучения. Под действием периодически изменяющегося электрического поля электроны вещества начинают колебаться с частотой, равной частоте падающего излучения.Колеблющиеся электрические заряды становятся источниками вторичного электромагнитного излучения гой же частоты, которое распространяется во всех направлениях и наблюдается как рассеянное излучение. Пучок рассеянного излучения, выбранный в некотором направлении, складывается из волн, рассеянных в этом направлении. Однако в подавляющем большинстве направлений эти волны на фронте рассеянной волны не совпадают по фазе и частично или полностью гасят друг друга, и заметного рассеяния не происходит. Однако при прохождении пучка через периодическую структуру — кристалл в некоторых определенных направлениях рассеянные волны совпадают по фазе и, усиливая друг друга, дают интенсивный пучок рассеянного излучения. Возникновение интенсивного рассеяния рентгеновского излучения по неко-торы.м дискретным направлениям в результате взаимодействия их с периодическими структурами называется дифракцией рентгеновского излучения. [c.160]

Уникальными возможностями обладает метод нейтронографии, успешно применяемый для исследования твердых тел и жидкостей, веществ с близкими и достаточно далекими атомными номерами, а также соединений, содержащих изотопы одного и того же вещества. По угловому распределению интенсивности рассеяния медленных нейтронов впервые удалось определить пространственное расположение атомов водорода и длины водородных связей в обычной и тяжелой воде, обнаружить наличие ближайшего ориентационного порядка, существующего в этих жидкостях наряду с ближним координационным порядком. Опыты по неупругому рассеянию медленных нейтронов продемонстрировали коллективный характер теплового движения атомов и молекул в жидкостях, подтвердили теоретические предсказания Л. Д. Ландау о существовании в жидком гелии квазичастиц двух типов фононов и ротонов. В настоящее время эти дифракционные методы являются составной частью физики твердого тела, физического материаловедения, молекулярной физики, биофизики и биологии. Они взаимно дополняют друг друга, имеют свою специфику, преимущества и ограничения, связанные с различием физических свойств рентгеновского излучения, электронов и нейтронов. На современном этапе при проведении структурных исследований используется новейшая аппаратура и вычислительная техника. Помимо навыков работы с ними от специалиста требуется знание теории рассеяния, основ статистической и атомной физики, природы сил взаимодействия атомов и молекул. [c.6]

Различие во взаимодействии рентгеновского излучения электронов и нейтронов с веществом учитывается при расчете атомных амплитуд рассеяния, являющихся основными характеристиками рассеивающей способности вещества. При рассмотрении же рассеяния совокупностью связанных атомов, ионов или молекул вещества механизм рассеяния не затрагивается. Принимают во внимание лишь длину волны используемого излучения, пространственную конфигурацию частиц и расстояние между ними. [c.26]

Нейтронография. Она изучает строение молекул, кристаллов и жидкостей по рассеянию нейтронов в веществе. Чаше всего нейтронография используется как метод уточнения или получения дополнительной информации о структурах, уже исследованных методом РСА. При этом используются некоторые преимущества нейтронографии по сравнению с РСА возможность определения положения легких атомов (особенно водорода) в присутствии тяжелых, а также возможность исследования структур, содержащих атомы элементов с близкими значениями порядкового номера 2, почти не различимых РСА. Рассеяние рентгеновского излучения — это результат колебания электронов атомов под воздействием рентгеновских квантов. Нейтроны же проникают через электронную структуру атомов и молекул и взаимодействуют с атомными ядрами. Поэтому нейтроны рассеиваются более равномерно всеми атомами образца. Рентгеновское же излучение рассеивается в большей степени тяжелыми атомами, которые богаче электронами. Поэтому рентгеновское излучение почти не реагирует на положение легких атомов, особенно водорода в структуре исследуемого вещества. [c.197]

Источниками рентгеновского излучения служат рентгеновские трубки, представляющие собой двухэлектродные электровакуумные приборы. Для возбуждения в них рентгеновского излучения создается поток свободных электронов высокой кинетической энергии, который направляется на металлическую мищень, где происходит взаимодействие быстрых электронов с веществом и возникает рентгеновское излучение. Рентгеновская трубка имеет вид баллона, выполненного или целиком из стекла, или из стекла и металла (рис. 5.5). В баллоне расположены катод и анод. Катодом служит V-образная или спиральная нить из вольфрама, нагреваемая до [c.116]

Регистрация и спектрометрия заряженных частиц, у-квантов и рентгеновского излучения возможны вследствие того, что при взаимодействии с веществом заряженных частиц и квантов высокой энергии возникают быстрые электроны, которые генерируют большое число пар неравновесных носителей. [c.519]

Как известно, при взаимодействии рентгеновского излучения с веществом возникают когерентное, некогерентное и флуоресцентное излучения. Если длина волны падающего излучения гораздо больше длины волны флуоресцентного излучения, то последнее можно ослабить соответствующим фильтром. Флуоресцентное излучение можно почти полностью исключить с помощью кристалла монохроматора, поместив его за образцом. Если регистратором рентгеновского излучения является счетчик, то флуоресцентное излучение может быть отфильтровано амп. литудным дифференциальным дискриминатором. [c.92]

Для описания взаимодействия рентгеновского излучения с веществом можно использовать модель атома, предложенную Бором. В этой модели Z электронов, определяюнщх атомный номер элемента, сгруппированы в оболочки. [c.58]

Многокомпонентный анализ. Число рентгеновских фотонов, излучаемых атомами в едишицу времени, пропорционально количеству атомов, но в результате поглощения, рассеяния, дополнительного возбуждения и других видов взаимодействия рентгеновского излучения с веществом, а также вследствие влияния аппаратурных условий анализа регистрируемый аналитический сигнал г-го элемента от анализируемой пробы зависит от многих, подчас трудно учитываемых факторов, однако в общем случае может быть представлен как [c.33]

Природа взаимодействия столь различающихся по энергии квантов с веществом принципиально неодинакова. Так, излучение уквантов связано с ядерными процессами, излучение квантов в рентгеновском диапазоне обусловлено электронными переходами во внутренних электронных слоях атома, испускание квантов УФ- и видимого излучения или взаимодействие вещества с ними — следствие перехода внешних валентных электронов (сфера оптических методов анализа), поглощение ИК- и микроволновых квантов связано с переходом между колебательными и вращательными уровнями молекул, а излучение в ра-диоволновом диапазоне обусловлено переходами с изменением ориентации спинов электронов или ядер атомов. Для решения разнообразных задач наибольшее значение имеют спектральные методы анализа, оперирующие с излучением рентгеновского, оптического, ИК- и радиоволнового диапазонов. В данном практическом руководстве по физико-химическим методам анализа рассматриваются оптические методы, которые традиционно делятся па оптическую атомную и оптическую молекулярную спектроскопию. В первом случае аналитические сигналы в области спектра от 100 до 800 нм являются следствием электронных переходов в атомах, во втором — в молекулах. [c.7]

Физические свойства вещества зависят от атомного состава, структуры, характера движения и взаимодействия частиц. Для определения этих параметров используются разнообразные физические методы исследования. К ним относятся методы, основанные на явлении дифракции рентгеновского излучения, электронов п нейтронов. Явление дифракции рентгеновских лучей на монокристаллах было открыто М. Лауз в 1912 г. Оно явилось началом рентгеноструктурного анализа твердых тел, жидкостей и газов. Советские ученые А. Ф. Иоффе, С. Т. Конобеевский, Н. Е. Успенский, Н. Я. Селяков одними из первых применили рентгеноструктурный метод для определения геометрических размеров кристаллических решеток и их пространственной симметрии, нахождения координат атомов кристалла, обнаружения преимущественных ориентировок (текстур), возникающих при деформации твердых тел, исследования внутренних напряжений, построения диаграмм состояния. Их основополагающие работы в этой области получили дальнейшее развитие в трудах Г. В. Курдюмова, Г. С. Жданова, Н. В. Белова, В. И. Данилова, В. И. Ивероновой, А. И. Китайгородского, Б. К. Вайнштейна и др. [c.4]

Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом, как иввестно, обусловлено комптоновским рассеянием и, главным об разом, фотоэффектом. Поглощение за счет фотоэффекта происхо дит по экспоненциальному закону [c.151]

При взаимодействии рентгеновского излучения с веществом наблюдается также рассеяние, которое используют при изучении 1фисталли-ческой структуры вещества методом рентгеноструктурного анализа. [c.23]

Проникая через вещество, рентгеновские лучи претерпевают ряд взаимодействий с этим веществом. Некоторые из этих взаимодействий служат основой аналитических методов. Кратко приведем объяснения взаимодействия рентгеновского излучения с веществом по Либхафскому и др. [5]. [c.208]

Процесс инициирования заключается в образовании свободного радикала из молекулы мономера вследствие возиикновения в ней непарных электронов. Образование свободных радикалов достигается нагреванием, действием света, рентгеновского излучения или особых инициирующих веществ. В качестве инициирующих веществ используются сравнительно неустойчивые соединения, например пероксид водорода, органические пероксиды и некоторые другие, способные распадаться на свободные радикалы. Образовавшийся свободный радикал инициатора вступает во взаимодействие с молекулой мономера по месту кратной (например, двойной) [c.372]

Различие между блоками мозаики и идеальным кристаллом чисто количественное. В зависимости от способа получения размеры блоков мозаичного кристалла могут меняться от 10 см до мм, тогда как линейные размеры идеального кристалла могут достигать 5—10 см. В дифракционных экспериментах граница между кристаллическим блоком и идеальным кристаллом определяется экстинкционной длина, показывающей, при каких размерах блоков необходимо учитывать взаимодействие рассеянных волн с первичной волной в кристалле. Экстинкционная длина определяется сечением рассеяния, т. е. степенью взаимодействия излучения с веществом. Для рентгеновского излучения эта длина- 10 см, тогда как для электронов и нейтронов она сдвигается соответственно в область меньглих и больших размеров. [c.83]

Химический функциональный анализ далеко не всегда позволяет однозначно установить структуру органических соединений. Некоторые группы дают сходные реакции. Иногда вещества в условиях определения оказываются неустойчивыми. Функциональный анализ не нозволяет судить о составе смесей, числе тех или иных групп и о макроструктуре вещества (простраиствеином строении, структуре кристаллов или жидкости, межмолекулярных взаимодействиях и т, п.). Вследствие этого существенную роль в исследовании строения и свойств соединений играют физико-химические, или инструментальные, методы анализа спектральные, электрохимические, хроматографические, радиометрические и др. Для установления структуры вещества чаще всего используют методы, основанные на взаимодействии вещества или смеси веществ, их растворов с различного вида излучениями. К ним относятся ультрафиолетовая, видимая, инфракрасная спектроскопия, метод люми-иесценцин, оптический и рентгеновский спектральный анализ, рефрактометрия, поляриметрия, метод ядерного магнитного резонанса. На взаимодействии с магнитным полем основан метод электронного парамагнитного резонанса, а последовательно с электрическим и магнитным — масс-спектрометрия. Некоторые из этих методов рассмотрены в посебии. [c.82]

Широко используются в химии различные формы взаимодействия вещества с электромагнитным излучением рассеяние света при нефелометрии, определение показателя преломления, оптического вращения. Особенно часто для характеристики соединений используются спектры поглощения в различных областях электромагнитных колебаний. Поглощение в области видимого или ультрафиолетового спектра характеризует электронные свойства молекул. Р1нфракрасные спектры отражают колебания ядер. Наконец, дифракция рентгеновских лучей открывает возможность устанавливать геометрию молекул, чему служат также электронография и нейтронография. Дополнительную информацию о строении молекул может дать резонансная 7-спектроскопия (эффект Мессбауэра). [c.22]

Цель книги — показать, как по картине рассеяния рентгеновского излучения, электронов и нейтронов определяется молекулярная структура веществ от простейших по составу до сложных биологических объектов обобщить результаты исследований строения молекул, структуры различных типов индивидуальных жидкостей, металлических расплавов, растворов электролитов и неэлектролитов, жидких кристаллов н аморфных веществ изложить теорию рассеяния рентгеновского излучения иод обычными и малыми углами, дифракции электронов и нейтронов, методику и технику эксперимепта, общие представления о природе химических связей и сил межмолекулярного взаимодействия. В основу книги положены лекционные курсы, читаемые для студентов Киевского ордена Ленина государственного университета имени Т. Г. Шевченко, специализирующихся по молекулярной физике, а также написанное автором учебное пособие Структурный анализ жидкостей (1971). [c.3]

Дифракционные методы. В дифракционных методах исследования рентгеновское излучение, поток электронов или нейтронов взаимодействуют с атомами в молекулах, жидкостях или кристаллах. При этом исследуемое вешество играет роль дифракционной решетки. А длина волны рентгеновских квантов, электронов и нейтронов должна быть соизмерима с межатомными расстояниями в молекулах или между частицами в жидкостях и твердых телах. Сама же дифракция (закономерное чередование максимумов и минимумов) представляет собой результат интерференции волн. Она зависит от химического и кристаллохимического строения, следовательно, соответствует структуре исследуемого вещества. Поэтому есть принципиальная возможность для решения обратной задачи дифракции, т. е. установление структуры вещества по его дифракционной картине. Обратная задача дифракции для рентгеновского излучения, дифрагирующего в конденсированных средах, называется рентгеноструктурным анализом. Методы применения электронных и нейтронных пучков вместо рентгеновского излучения называются электронографией и нейтронографией соответственно. Общим для этих методов является анализ углового распределения интенсивности рассеянного рентгеновского излучения, нейтронов и электронов в результате взаимодействия с веществом. Но природа рассеяния рентгеновских квантов, нейтронов и электронов не одинакова. Рентгеновское излучение рассеивается электронами атомов, входящими в состав вещества. Нейтроны же рассеиваются атомными ядрами а электроны — электрическим полем ядер и электронных оболочек атомов. Интенсивность рассеяния электронов пропорциональна электростатическому потенциалу атомов. [c.195]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология