Методы

рентгеноэлектронной, фото- электронной и оже- спектроскопии

Получение рентгеновского излучения

•Рентгеновские лучи возникают, когда быстрые электроны, или катодные лучи, сталкиваются со стенками или анодом газоразрядной трубки низкого давления.

•Современная рентгеновская трубка представляет собой вакуумизированный стеклянный баллон с расположенными в нем катодом и анодом. Разность потенциалов между катодом и анодом (антикатодом), достигает несколько сотен киловольт. Катод представляет собой вольфрамовую нить, подогреваемую электрическим током. Это приводит к испусканию катодом электронов в результате термоэлектронной эмиссии.

•Электроны ускоряются электрическим полем в рентгеновской трубке. Поскольку в трубке очень небольшое число молекул газа, то электроны по пути к аноду практически не теряют своей энергии.

•Рентгеновские лучи возникают всегда, когда движущиеся с высокой скоростью электроны тормозятся материалом анода. Большая часть энергии электронов рассеивается в виде тепла. Поэтому аноде необходимо искусственно охлаждать. Анод в рентгеновской трубке должен быть сделан из металла, имеющего высокую температуру плавления, например, из вольфрама. Часть энергии, не рассеивающая в форме тепла, превращается в энергию электромагнитных волн (рентгеновские лучи). Таким образом, рентгеновские лучи являются результатом бомбардировки электронами вещества анода. Есть два типа рентгеновского излучения: тормозное и характеристическое.

спектры испускания (эмиссионные Р. с.) и поглощения (абсорбционные Р. с.) рентгеновского излучения. В зависимости от механизма возбуждения рентгеновского излучения, от излучающей системы, Рентгеновские спектры могут быть непрерывными или линейчатыми. Линейчатый Рентгеновский спектр испускают атомы и ионы после ионизации их внутренних оболочек при последующем заполнении образовавшихся вакансий; такой Рентгеновский спектр называется характеристическим, т. к. однозначно характеризует излучаемый атом.

Непрерывным является тормозной Рентгеновский спектр, спектр синхротронного излучения или ондуляторного излучения в рентгеновском диапазоне. Чаще всего исследуют Р. с. твёрдых тел, возбуждаемые рентгеновской трубкой. Тормозное излучение — электромагнитное излучение, испускаемое заряженной частицей при её рассеянии (торможении) в электрическом поле.

Спектр излучения рентгеновской трубки - первичного рентгеновского излучения - является наложением характеристического Рентгеновского спектра на тормозной. Исследуемое вещество в этом случае служит анодом трубки. Характеристическое излучение атомов анода возбуждается при ионизации их внутренних оболочек электронным пучком, тормозное излучение - при торможении электронов в веществе анода.

Характеристический Рентгеновский спектр получаются также при возбуждении флуоресценции в рентгеновском диапазоне вещества первичным рентгеновским излучением.

Характеристические рентгеновские спектры состоят из спектральных серий (К, L, M, N, О), все линии каждой из которых объединены общим начальным уровнем ионизации; уровни энергии, с которых происходит квантовый переход при заполнении образовавшейся вакансии для линий одной серии различны.

h

•Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом

v < Аи.

рентгеновское излучение представляет собой электромагнитные волны с длиной волны примерно 10–12— 10–8 м. Волновая природа рентгеновского излучения доказана опытами по его дифракции.

Воздействие рентгеновского излучения на объекты

определяется первичными процессами взаимодействия рентгеновского фотона с электронами атомов и

молекул вещества.

Рентгеновское излучение в веществе

поглощается или рассеивается. При этом могут происходить различные процессы, которые определяются соотношением энергии рентгеновского фотона hv и энергии

Когерентное рассеяние hv < Аи.

Фотоэффект hv Аи.

Некогерентное рассеяние (эффект Комптона, 1922 г.)

hv » Аи.