
- •1. Понятие физической величины. Система физических величин
- •2. Международная система единиц си
- •3. Производные единицы си
- •4. Кратные и дольные единицы си
- •5. Внесистемные единицы физических величин
- •6. Единицы физических величин, подлежащих применению в строительстве
- •7. Измерение физических величин. Понятия и определения
- •8. Средства измерений, испытаний и контроля
- •9. Средства измерений, используемые в строительстве
- •10. Методы измерений. Определения и виды
- •11. Классификации методов измерений
- •12. Ошибки измерений и их виды
- •13. Погрешность измерений – мера точности результата
- •14. Гистограмма и распределение Гаусса
- •15. Анализ кривой Гаусса. Точные и эмпирические формулы для средних величин
- •16. Доверительный интервал и доверительная вероятность
- •17. Распределение Стьюдента
- •18. Определение необходимого числа измерений
- •19. Обнаружение грубых ошибок
- •20. Основные правила проведения измерений
- •21. Измерение геометрических параметров и углов
- •22. Линейки измерительные, штангенциркули и микрометры
- •23. Измерение времени и массы
- •24. Приборы для измерения температуры
- •25. Электроизмерительные приборы (общие сведения)
- •26. Магнитоэлектрические (I) и электромагнитные (II) измерительные приборы
- •27. Электродинамические измерительные приборы (I), ваттметры (II)
- •28. Электростатические (I) и электронные (II) вольтметры
- •29. Испытания продукции (понятия и определения)
- •30. Основные виды испытаний продукции
- •31. Контроль качества продукции (задачи и виды контроля)
- •32. Структура и функции отк
- •33. Определение истинной и средней плотности строительных материалов
- •34. Определеннее насыпной плотноcти, пористости и водопоглощения строительных материалов
- •35. Ареометрический метод определения плотности жидкостей
- •36. Гидрофизические свойства строительных материалов (гигроскопичность, капиллярное всасывание, водопоглощение)
- •37. Методы определения водостойкости, газо- и паропроницаемости
- •38. Морозостойкость строительных материалов и ее определение
- •39. Определение прочности строительных материалов
- •40. Испытания строительных металлов на растяжение
- •41. Определение характеристик песка (плотность, пустотность, влажность, примеси, зерновой состав)
- •42. Определение характеристик щебня и гравия
- •43. Определение физических и механических свойств древесины
- •44. Теплофизические свойства и их определение
- •45. Проблема «состав-строение-свойство». Элементный состав и методы его определения
- •46. Фазовый состав и методы его определения
- •47. Химический состав и методы его определения
- •48. Рентгеновское излучение. Устройство рентгеновской трубки
- •49. Спектр излучения рентгеновской трубки
- •50. Характеристическое рентгеновское излучение. Закон Мозли
- •51. Закон Вульфа-Брэгга и его использование в методах анализа
- •52. Метод рентгенофлюоресцентного анализа
- •53. Метод рентгенофазового анализа
- •54. Термические методы анализа
50. Характеристическое рентгеновское излучение. Закон Мозли
Элементы теории
Рассмотрим водородоподобный атом с зарядом ядра Ze, где Z - порядковый номер атома. Для электрона, вращающегося на орбите можно написать следующие уравнения:
1)
2)
3)
,
где m –масса электрона, v – его скорость, r – радиус орбиты, En – энергия, n = 1, 2, 3 и т.д., h – постоянная Планка. Первое уравнение отражает равенство центростремительной и центробежной сил, второе – принцип Бора, третье является исходным выражением для энергии электрона. Решая данные уравнение, найдем
где R = me4/2h3 – постоянная Ридберга (имеет размерность 1/сек).
Из полученной формулы видно, что электроны атомных оболочек обладают дискретными энергиями. Данные оболочки (или уровни) принято называть большими буквами латинского алфавита: К (n = 1), L (n = 2), M (n= 3) и т.д. Из строгой квантовой теории атома известно, что на каждой оболочке может находиться лишь определенное число электронов, при этом максимальное число их для K, L и М-оболочек равно 2, 8, 18, соответственно. (Вначале заполняется К-оболочка, затем L и т.д.). Если из внутренней оболочки атома удалить электрон, в ней образуется дырка, которая сразу же заполняется электроном с внешней оболочки. При этом испускается рентгеновский квант с энергией, равной расстоянию между уровнями (характеристическое излучение). Схема возможных электронных переходов в атоме и их названия приведены на рис. 1 (рассмотрены случаи, когда дырка образована на К- или на L-уровне). Энергию рентгеновских квантов, вылетевших из атома, легко найти из формулы для Еn.
Для К-квантов
.
Для К-квантов
.
Из данных формул
следует, что
~
const Z.
Это соотношение, график которого приведен
на рис. 2, называется законом Мозли. Из
него видно, что, определив i,
можно найти Z, а,
следовательно, идентифицировать элемент.
Это положение лежит в основе метода
рентгенофлюоресцентного анализа.
51. Закон Вульфа-Брэгга и его использование в методах анализа
Закон Вульфа-Брэгга определяет условия отражения рентгеновских лучей кристаллами. Любой кристалл характеризуется наборами параллельных атомных плоскостей, каждый из которых имеет свое межплоскостное расстояние di (i = 1, …n). При этом число величин di у кристалла тем больше, чем ниже симметрия его кристаллической решетки (см. рис. 1). Свяжем с одним из таких наборов атомных плоскостей систему координат, оси x,y которой лежат в атомной плоскости, а ось z перпендикулярна ей. Будем далее считать, что на кристалл падает пучок рентгеновских квантов, которые характеризуются длиной волны . Согласно закону Вульфа-Брэгга
n = 2dsin,
где - угол между направлением падения (отражения) квантов и атомной плоскостью, n = 1,2,3… – порядок отражения (см. рис. 2).
Первое правило, которое вытекает из данного закона, гласит, что угол падения равен углу отражения.
Второе правило можно сформулировать так: для данной длины волны рентгеновские кванты отражаются от кристалла лишь в тех случаях, когда sin = n/2d. Отсюда видно, что при заданных и d существуют строго определенные углы , при которых отражение квантов происходит: 1 для n = 1, 2 для n = 2 и т.д. На первый взгляд таких углов много, но в реальности число отраженных квантов очень сильно уменьшается при увеличении n, даже при n = 3 они практически отсутствуют. График зависимости числа квантов, отраженных кристаллом под углом , выглядит так, как это показано на рис. 3.
Третье правило, вытекающее из закона Вульфа-Брэгга, можно сформулировать так: под заданным углом от кристалла отражаются лишь те кванты, для которых = 2d/nsin, т.е. кванты со строго определенной длиной волны.
Закон Вульфа-Брэгга используется в методах рентгенофазового и рентгенофлюоресцентного анализа. В первом случае данный закон, как физическое явление, лежит в основе самого метода. Во втором случае он просто используется в методике регистрации рентгеновских квантов, которые вылетают из анализируемой пробы.