Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Физические основы рентгеноспектрального локального анализа

..pdf
Скачиваний:
17
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
15.53 Mб
Скачать

Палладий

Длина

Данная

Гейн-

Раз­

Длина

Данная

Гейн-

Раз­

волны

работа

рих

ность,

волны

работа

рих

 

ность,

 

 

 

%

 

 

 

 

 

%

1,255

119,8

117,0

+ 2,4

2,103

469

477

- 1 , 3

1,436

172,8

168,8

+ 2 , 4

2,290

581

602

- 3 , 5

1,542

208

205

+ 1 , 5

3,956

413

430

 

- 3 , 9

1,695

252

250

4-0,8

4,154

473

488

 

- 3 , 1

1,790

Зи8

307

+ 0 , 3

4,368

544

556

- 2 , 2

1,937

379

381

—0,5

5,118

810

839

 

- 3 , 4

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц

а"„1е

Серебро

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Длина

Данная

Гейн-

Раз­

Длина

Данная

Гейн-

Раз­

волны

работа

рих

ность,

волны

работа

рих

 

ность,

о/

 

 

%

 

 

 

 

 

 

 

 

1,255

127,8

129,5

- 1 , 3

2,103

498

505

 

- 1 , 4

1,436

182,5

179,4

—1,7

2,290

606

636

- 4 , 7

1,542

220

218

+ 0,9

3,772

398

406

 

- 2 , 0

1,659

266

265

+ 0 , 4

3,956

460

460

 

 

0

1,790

327

326

+ 0 , 3

4,154

525

522

 

+ 0 , 6

1,937

402

404

—0,5

4,368

606

595

 

+ 1 , 9

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

Тантал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Длина

Данная

Гейн-

Раз­

Длина

Данная

Гейн-

Раз­

волны

работа

рих

ность,

волны

работа

рих

 

ность,

 

 

 

%

 

 

 

 

 

о/

 

 

 

 

 

 

 

 

/0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,71

90,2

90,5

- 0 , 4

1,341

114,5

112,5

+ 1 , 8

1,015

226

231

—2,2

1,522

157,1

156,3

+ 0 , 9

1,083

237

235

+ 0 , 9

1,658

200

195,6

+ 2 , 2

1,120

178,8

183,0

- 2 , 3

1,936

299

293

 

+ 2 , 0

1,144

192,9

194

- 0 , 6

2,102

366

362

 

+ 1 , 1

1,175

208

207

+ 0 , 5

2,290

458

453

 

+ 1 , 1

1,277

98,5

98,5

0

2,503

549

570

 

- 3 , 7

1,313

107,2

106,5

+ 1 , 2

 

 

 

 

 

 

Золото

Длина

Данная

Гейн­

Раз­

Длина

Данная

Гейн­

Раз­

волны

работа

рих

ность,

волны

работа

рих

ность,

 

 

 

%

 

 

 

%

 

0,560

59,7

60,4 - 1 , 1

1,435

175,9

173,3

+ 1 , 5

0,710

11,7

112,0 - 0 , 3

1,542

210

209

+ 0 , 5

0,831

169,6

167,9

+ 1 , 0

1,658

254

252

+ 0 , 8

0,875

169,1

164,7

+ 2 , 6

1,789

308

307

+ 0 , 3

0,911

131,2

131,2

0

1,936

376

377

- 0 , 3

0,927

131,4

137,3 - 4 , 3

2,102

465

467

- 0 , 4

0,956

150,6

148,6

+ 1 , 3

2,290

570

584

- 2 , 4

1,175

103,9

102,9

+ 1 , 0

2,503

704

736

- 4 , 3

 

1,277

129,2

127,5

+ 1 , 4

2,749

870

937

- 7 , 1

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

Алюминий

 

 

 

 

 

 

 

 

Длина

Данная

Гейн­

Раз­

Длина

Данная

Гейн­

Раз­

волны

работа

рих

ность,

волны

работа

рих

ность

%

%

 

 

 

 

 

 

 

 

1,144

20,5

21,6 - 4 , 4

4,368

936

896

+ 4 , 5

1,313

31,8

31,7

+ 0 , 3

5,118

1410

1392

+ 1 , 3

1,542

50,6

49,6

+ 2 , 0

5,406

1644

1621

+ 1 , 2

1,658

63,1

60,7

+ 3 , 9

6,046

2206

2212 - 0 , 3

 

1,936

99,7

93,4

+ 6 , 8

6,449

2700

2650

+ 1 , 9

2,290

160,3

149

+ 6 , 8

6,983

3299

3300 - 0 , 3

2,749

267

247

+ 8 , 1

7,126

3450

3490 - 1 , 2

3,290

430

407

+ 5 , 7

7,251

3640

3670 - 0 , 8

3,600

567

523

+ 8 , 4

8,338

408

386

+ 5 , 7

3,752

639

587

+ 9 , 0

9,889

643

614

+ 4 , 4

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

26

Цирконий

 

 

 

 

 

 

 

 

Длина

Данная

Гейн­

Раз­

Длина

Данная

Гейн­

Раз­

волны

работа

рих

ность,

волны

работа

рих

ность,

 

 

 

%

 

 

 

%

 

5,725

656

726

- 9 , 7

7,126

1185

1283 - 7 , 7

6,070

784

845

- 7 , 2

8,338

1746

1930 - 8 , 0

6,449

912

990

- 7 , 9

 

 

 

несоответствие с графиками Гейнриха. Данные для цирко­ ния являются новыми. Так как имеется очень мало дан­ ных для области длин волн между 1 щ - и Л/г-краями поглощения элементов, то нет ничего удивительного в том, что подобное несоответствие могло появиться при расче­ тах, основанных на константах, полученных экстраполя­ цией очень небольшого числа надежных эксперименталь­ ных точек.

Более тревожная ситуация имеет место в случае дан­ ных для алюминия. Поэтому нам следует сравнить все имеющиеся в наличии экспериментальные результаты, взятые из надежных источников (табл. 3). Область, в ко­ торой наблюдается наиболее серьезное расхождение, представляет собой интервал длин волн приблизительно от 1,5 до 6 А. Кроме того, можно видеть, что данные для этой области грубо делятся на две группы: данные Гейнриха и

Т а б л и ц а 3

Сравнение экспериментальных

значений коэффициентов

 

поглощения для алюминия

 

 

 

 

Длина

Гейнрих

Бирден

Энд-

Бир­

Делат

Гросскурт

Данная

волны

рюс

ман

работа *)

1,392

36,4

 

 

 

 

37,12

50,6

1,542

49,1

51,6

49,7

50,3

51,15

1,937

92,1

92,4

 

 

 

151,9

99,7

2,291

149,5

149

153

152,3

 

160,3

2,750

251,5

246

268

255

 

 

267

3,360

447

 

459

450

 

 

(460)

3,600

535

541

 

 

 

 

567

3,741

595

 

 

613

 

 

(639)

3,934

 

 

710

 

 

 

(713)

4,154

 

 

822

 

 

 

813

4,727

 

 

1108

1167

 

 

(1150)

5,177

 

 

1430

 

 

 

(1410)

5,373

 

 

 

1567

 

 

(1610)

5,405

 

 

1630

 

 

 

1635

6,069

 

 

2130

 

 

 

2281

6,154

 

 

 

2267

 

 

2270

») Значения в скобках получены графическим интерполированием.

Бирдена, с одной стороны, и данные Бирмана, Эндрюса

иавторов настоящей статьи,— с другой стороны.

Вслучае коэффициентов поглощения для длин волн, меньших длины волны -края алюминия, мы можем срав­ нивать между собой результаты настоящей работы, дан­ ные Кука и Стюардсона [4], а также некоторых, пока еще не опубликованных работ, выполненных во Франции [61 (табл. 4).

Из этого сравнения очевидно, что константа Гейнриха слишком мала для рассматриваемой области кривой поглощения алюминия.

Т а б л и ц а 4

Сравнение данных по коэффициентам поглощения А1 Ка- и Mg іІа-излучений в алюминии

Длина

Декамп и др.

Кук и

Данная

Гейнрих

волны

Стюардсон *

работа

8,338

405-420

400

408

386

9,889

630-680

630

643

614

*) Значения Кука и Стюардсона интерполированы по их

эксперимен­

тальным данным.

Таким образом, очевидно, что за исключением двух

приведенных выше случаев, имеется

достаточно

хоро­

шее соответствие между результатами

последней

экспе­

риментальной работы и таблицами, предложенными Гейнрихом.

Следует также отметить, что это соответствие не ограни­ чено только ранее исследованными областями, но,очевидно, имеет место и для большинства вновь исследованных об­ ластей.

Дальнейшая работа требует получения большого числа экспериментальных точек в тех областях, где в настоящее

время

их

число мало, а именно, в областях длин волн

Liu-, Mr,

Му- и более длинноволновых краев, а также для

небольшого участка кривой поглощения между L - и ? М -

краями.

 

Мы

надеемся в ближайшем будущем кое-что сделать

в этом

направлении.

ЛИТЕРАТУРА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

1st European Colloquium on Electron probe X-ray

microanaly­

2.

sis.

Delft, Holland

(1964).

 

 

 

The

determination

H u g h e s

G . D . ,

W o o d h o u s e J . B . ,

3.

of some X-ray mass

absorption

coefficients.

To be

published.

H e i n r i c h ,

K u r t F. J . ,

X-ray

absorption

 

uncertainty.

 

The

Electron

Microprobe. Proceedings

of the Symposium

spon­

 

sored by the Electrochemical Society, Washington, D. C , October

4.

1964. John Wiley

and Sons, New York, 1966.

absorption of

C o o k e

B. A.,

S t e w a r d s o n

E. A.,

The

 

X-rays in the range

7—17 A by

Be,

Mg, A l , Cu

and Ag.

Brit .

 

J.

Appl .

Phys.

15,

1315—1319 (1964).

 

 

 

 

5. C o m p t o n A . H . , A l l i s o n S. K . , X-rays in Theory and Experiment, D. van Nostrand, Princeton (1935).

6.D e s c a m p s J . , A n c e y M . , H e n o c J . , Private commu­ nication.

ФЛУОРЕСЦЕНТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ 1 5 . ОТ ТОЛСТЫХ И ТОНКИХ МИШЕНЕЙ

В. Хин к

Введение. Характеристическое рентгеновское излуче­ ние, возникающее при бомбардировке мишеней из чис­ тых элементов электронами достаточно больших энергий, состоит из двух частей, отличающихся условиями возбуж­ дения. Ионизация атома может произойти как непосред­ ственно за счет электронного удара, так и за счет фото­ электрического поглощения тормозного рентгеновского излучения, возникающего при электронном ударе. То обстоятельство, что обе эти составляющие (в дальнейшем, для простоты будем называть их первичным и вторичным излучением) возникают в мишени с различным прост­ ранственным распределением, дает возможность экспе­ риментально определить отношение интенсивностей пер­ вичного и вторичного излучения. В работах Вебстера [1], Хансена и Стоддарда [2], Стоддарда [3, 4], Бурбанка [5, 6], Кастена и Декампа [7] и Грина [8] указаны пути исполь­ зования этих возможностей. Знание абсолютного спект­ рального распределения энергий рентгеновского тормоз­ ного излучения позволяет провести абсолютный расчет вторичного излучения, испускаемого мишенью. Если теперь провести абсолютное измерение полного (первич­ ного и вторичного) излучения, испускаемого мишенью, то можно определить искомое соотношение. По этому пу­ ти пошли Висхок [9] и Ферфассер [10, И ] . ХансониКоуан [12], наоборот, для определения указанного выше отно­ шения измеряли интенсивности характеристического и тормозного излучений.

Доля вторичного излучения, испускаемого мишенью, зависит от атомного номера материала мишени и ее тол­ щины, ускоряющего напряжения и, вследствие ослабле­ ния излучения в мишени, от геометрии эксперимента, в особенности от угла наблюдения испускаемого рентге­ новского излучения. Поэтому эта доля может быть оп­ ределена в отдельности для каждого положения пары

мишень — счетчик излучения. Ввиду трудоемкости чис­ ленных расчетов возникает вопрос, нельзя ли сократить арифметические вычисления за счет упрощающих пред­ положений при расчетах. Так, например, можно провести расчет в предположении, что поглощение излучения в мишени пренебрежимо мало.

На примере меди будет показано, что рассчитанная до­ ля вторичного излучения, испускаемого мишенью, различ­ на для массивной и тонкой мишеней и что в случае массив­ ной мишени положенные в основу упрощающие предпо­ ложения существенно влияют на результаты расчетов. Приводимые ниже результаты численных расчетов вто­ ричного Си Ка- и W La-излучения от тонких мишеней указывают на сильную зависимость интенсивности этого излучения от ускоряющего напряжения и толщины мише­ ни. Использование абсолютных значений интенсивностей первичного излучения (по данным [10] и [11]) позволяет провести дальнейшие численные расчеты отношения пер­ вичного и вторичного излучений, а также отношения вто­ ричного излучения к полному (первичному и вторичному) для широкой области изменения параметров. Последнее отношение представляет собой поправочный фактор, ко­ торый необходимо знать при экспериментальном опреде­

лении

числа

фотонов,

возбужденных непосредственно

электронным ударом в массивной мишени.

Вторичное Кл-шлучение

меди. На примере меди по­

кажем,

каково

будет

число

N™a/4n, вторичных Ка-фо-

тонов, испускаемых массивной мишенью (толщина ми­ шени больше глубины проникновения падающих элект­

ронов)

в

расчете на

один электрон

в единицу телесного

угла,

если задавать

различную геометрию

эксперимента

и делать

различные

упрощающие

предположения.

На

рис. 1 приведены графики зависимости N^jAn

от U0

— 1

для массивной мишени (кривые a — г) и тонкой мишени (кривая д) с массовой плотностью pd = 8,89 мг/см2. Во всех случаях при расчетах предполагалось, что тормозное излучение возникает на глубине х в мишени, его спект­ ральное распределение энергии пространственно изо­ тропно и задается соотношением [13]

/ E = 2 , 7 6 . 1 0 - e Z ( # 0 - £ )

,

(1)

'

\ и

/ электрон-кав

'

4 '

а флуоресцентное возбуждение обусловлено лишь тормоз­ ным излучением 0 — граничная энергия тормозного из-

Лучения, Е — энергия фотонов, Z — атомный номер). Кривые, приведенные на рис. 1, рассчитываются из со­ отношения

ДГВТ

=

с 5 ( - ^ - і ) ( і \ + г 2 ) ^ [ .

вторичные Ха-фотоны

 

i v

Ко.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lэлектрон-ед. телесного

угла J j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)

С =

9,24 -Ю-6 +

^ 1 5 % для Си (константа С вместе с вели­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чиной

ошибки

взята из работы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[10]), U0 — граничная энергия,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выраженная

в величинах,

 

крат­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ных энергии возбуждения,

U —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

соответствующим

образом

вы­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

раженная

энергия

 

фотонов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вследствие

предположений,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сделанных

 

при

 

расчетах,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

различаются

величины

Г1

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г2 , а вместе

с

тем

и

кривые

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для массивной мишени (рис. 1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а — г)

и

 

тонкой

 

мишени

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(рис. 1, д).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) Тормозное излучение

воз­

Рис. 1.

Число

#а -104 /4я вто­

никает на поверхности

мишени

= 0) и поглощение

 

Ка-излу-

ричных

if а-фотонов

(at + а 2

) ,

 

излучаемых медной мишенью в

чения в мишени

пренебрежимо

единицу

телесного угла в рас­

чете на один электрон в зависи­

мало. Результат

не зависит

от

мости от величины

— уско­

угла падения электронов на по­

ряющего напряжения, деленно­

го

на

 

потенциал ионизации.

верхность мишени

ф (ф — угол

Различные

кривые соответству­

между

направлением

 

падения

ют

различной геометрии экспе­

 

римента и различным упрощаю­

электронов

и

нормалью

к по­

щим предположениям, а) х =

0

без

поглощения; (Грин, Вис-

верхности мишени)

и

угла вы­

хок); б)

х = 0,

Ф =

0; в) ф =

0;

хода вторичного ЛГа-излучения

Ф =• 0;

 

г)

ф =

я/3,г|) = 0 (Стод-

=8,89 мг/см'. Кривые аг

отно­

•ф ('Ф угол

между

направле­

дарт);

9 ) ф = 0,

Ф = я ,

pd

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сятся к

случаю

массивных ми­

нием

выхода

ІГа-излучения

и

шеней;

 

кривая

 

9 — к тонкой

нормалью к поверхности мише­

мишени с

массовой плотностью

pd;

ж— глубина, на

которой со­

ни). Расчеты, как

и

в

работах

гласно

 

предположению возни­

Висхока [9], Грина и Косслетта

кает тормозное излучение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[13],

производятся

на

осно-

вании

 

соотношения

(2),

где

фактор

Т1

+

Г2

заменен

единицей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) Тормозное излучение возникает на поверхности ми

глени

=

0), поглощение ^Га-излучения

в мишени

 

учи

тывается. Угол выхода излучения г£> равен нулю. Расче­ ты проводятся на основании соотношения (2) с Г2 = 0 и

 

X

 

JL

 

 

р In

 

 

1\ =

1

Р ІКа

(3)

 

J L )

Г

' ( J L

 

 

Р /Кх

(

\ р )и

 

в) Тормозное

излучение

 

возникает на

глубине х;

поглощение учитывается. Угол выхода излучения г|) и угол падения электронов ф равны нулю. Расчет на осно­

вании

соотношения

(2) с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- Р)

и

 

 

 

JL

 

 

 

 

1 1

=

 

 

 

 

Р

ІК*

 

(4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ка

 

 

 

Р IV

 

 

 

 

 

 

ехр

 

 

рх

 

Р

 

/Ка

X

 

JL

 

 

Ка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

)

 

 

 

Р УйГсг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

JL

 

 

Р

 

/ и

 

X

рх

-

I n .

Р

/Ка

- Еі

 

рх ,(5)

 

 

/£/

Р

 

 

 

 

р

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь

 

 

 

 

 

1~ е

 

 

 

 

 

 

— Е\ (—х)

=

\-j-dt;

 

хфО.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

г) Этот

случай

отличается

от в) только углом

падения

электронов, который здесь равен я/3. Для расчетов жела­ тельно воспользоваться значениями интеграла, приводи­

мыми Стоддардом

[3] в его табл. 1 и константой С.

 

д)

Тормозное

излучение

возникает

на глубине

х тон­

кой

мишени с

массовой

толщиной

pd = 8,89

мг/см2;

поглощение во внимание не принимается. Угол падения электронов ф равен нулю, угол выхода вторичного излу­

чения ab =

я

(излучение выходит

по тому

же

направле­

нию, что

и падение электронов). Расчет для тонкого ан­

тикатода описан в следующем разделе.

 

 

Как видно из рис. 1 (кривые а — д), расчет вторичного

Си ЛГа-излучения,

испускаемого

массивной

мишенью,

в зависимости от упрощающих

предположений

дает зна­

чительные

систематические отклонения

(максимальное

отклонение

~ 2 0 % )

от кривой в,

которую можно рассмат-

ривать как наилучшее из сделанных приближений. Тот факт, что кривые в и г практически совпадают, указывает на малое влияние угла падения электронов ср.

Отклонение от кривой в наблюдается и для случая вторичного излучения, испускаемого тонкой мишенью (кривая д); расчет проведен для мишени с массовой плот­ ностью 8,89 мг/см2. Вместе с тем, на примере расчетов для меди подтверждается высказанное в самом начале утвер­ ждение, что долю вторичного рентгеновского излучения, испускаемого мишенью, следует рассчитывать отдельно для конкретных условий эксперимента, а именно, прини­ мая во внимание глубину х, на которой возникает излу­ чение и ослабление излучения в мишени.

Вторитаэе излучение от тонкой мишени. Расчеты вто­ ричного излучения, испускаемого тонкой мишенью за­ данной толщины по направлению пучка падающих элект­ ронов, были выполнены Ферфассером для Си ifa-излу- чения [10] и W La-излучения [11]. Приводимые здесь вычисления выполнены на основании применения соот­ ношений, полученных в [10] и [11], но для более широкой области изменения параметров,— ускоряющего напряже­ ния U0 и массовой плотности pd мишени,— с тем, чтобы проследить зависимость вторичного излучения от обеих этих величин. Результаты для меди и вольфрама являются вполне надежными, чтобы характеризовать поведение со­ ответствующих зависимостей для других элементов. Кро­ ме того, оба эти элемента представляют и особый само­ стоятельный интерес, так как главным образом они ис­ пользуются в качестве тонких мишеней.

В основу расчета вторичного Си ЛГа-излучения в на­ правлении пучка падающих электронов положено соотно­ шение (2) и следующие выражения для Тг и Г2 [10]:

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ