17. Монохроматизація рентгенівського випромінювання.
Оскільки характеристичний спектр рентгенівського випромінювання складається з дискретних довжин хвиль, кожна з яких дає свою дифракційну картину, то використовуване випромінювання повинне бути монохроматичним.
Існує декілька способів монохроматизації рентгенівського випромінювання. Найпростіший із них грунтується на використанні селективно-поглинаючих фільтрів. Оскільки довжина хвилі Kβ-випромінювання менша, ніж Kα-випромінювання, то можна підібрати речовину, що поглинає Kβ-випромінювання сильніше ніж Kα-випромінювання. Для цього вибирають елемент, у якого стрибок поглинання λk знаходиться між цими двома випромінюваннями.
Фільтри виготовляють з фольги або шару порошку, закріпленого на папері. Для покращення монохроматизації рентгенівського випромінювання також застосовують подвійні (диференціальні) фільтри.
Монохроматизація рентгенівського випромінювання також може досягатись віддзеркаленням від монокристалів (кварц, германій, кремній, фтористий літій). Цей метод монохроматизації був заснований на умові Вульфа-Брега 2dsinθ = nλ. Нерухомий кристал-монохроматор встановлювали таким чином, щоб випромінювання трубки відбивалось від нього під кутом Вульфа-Брега. Відбитий від кристала-монохроматора промінь використовувався у ролі первинного монохроматичного променя.
18. Розсіювання рентгенівських променів. Основні рівняння дифракції.
Під час проходження рентгенів стих променів через різні середовища відбувається поглинання і розсіювання рентгенівського випромінювання. Розсіювання рентгенівського випромінювання відбувається внаслідок зіткнення з атомами речовини і відхилення від напрямку основного пучка. Коли випромінювання м'яке (кванти несуть малу енергію), відбувається пружний удар, під час якого квант м'якого рентгенівського випромінювання стикається з електроном внутрішньої орбіти атома, а енергія його недостатня, щоб підняти цей електрон на поверхню атома, тому рентгенівське випромінювання також тільки відхиляється вбік, не змінюючи довжини хвилі.
Основні рівняння дифракції. Умова Вульфа-Брегга визначає напрямок максимумів дифракції пружно розсіяного на кристалі рентгенівського випромінювання. Виведена в 1913 незалежно У. Л. Брегг і Г. В. Вульфом. Має вигляд: 2dsinθ = nλ, де d - міжплощинна відстань, θ - кут ковзання (бреггівського кут), n - порядок дифракційного максимуму, λ - довжина хвилі.
19. Розсіювання рентгенівських променів вільним електроном та атомом.
Припустимо,
що на вільний електрон направлений
пучок паралельних монохроматичних
рентгенівських променів, інтенсивність
яких I0. Електрон
під дією вектора електромагнітної хвилі
здійснює коливання, випромінюючи
вторинні хвилі. Кутовий розподіл
інтенсивності цих хвиль залежить від
стану поляризації первинного
рентгенівського випромінювання. Якщо
вони поляризовані, то інтенсивність
розсіювання одним електроном, що
фіксується в точці на відстані L від
електрона, виражається формулою
,
де m — маса електрона; e — його заряд; c
— швидкість світла; φ — кут між напрямами
коливання електрона і розсіюванням;
e2/(mc2)— класичний радіус електрона,
рівний 2,8•10-15м; [e2/(mc2)]2—
його поперечник розсіювання. Із
збільшенням кута φ інтенсивність
розсіювання збільшується, досягаючи
найбільшого значення при φ = 90° (мал.
2.1).
Якщо первинний пучок рентгенівського випромінювання неполяризований, то формула для інтенсивності розсіювання одним електроном набуває вигляду
.
Якщо у цю формулу підставити значення
постійних m, e і c то одержимо
.
Отже, один вільний електрон розсіює в одиницю тілесного кута 10-26 частину інтенсивності первинного пучка. Це значення розсіюваної інтенсивності приймають за умовну одиницю і використовують для нормування кривих інтенсивності.
Розсіювання рентгенівського випромінювання вільним атомом
Електрони в атомі не можна розглядати як вільні, тому інтенсивність розсіювання рентгенівського випромінювання атомом не може бути одержана простим складанням інтенсивностей розсіювання окремими електронами. При розрахунку інтенсивності розсіювання атомом необхідно враховувати різницю фаз вторинних хвиль, випромінюваних електронами в різних точках атома.
Повна інтенсивність незалежного розсіювання одним атомом складається з когерентного і некогерентного доданків: I(S)= IK(S)+ IHK(S).