Подготовка измерительной установки к работе

Подготовку измерительной установки к работе производят в следующей последовательности:

1. установить в специальном держателе на гониометре один из кристаллов-анализаторов, входящих в комплект рентгеновского спектрометра: LiF (d = 201,4 пм) или KBr (d = 329,0 пм);

2. установить диафрагму на выходе рентгеновского излучения: диаметром 1 мм для кристалла LiF или диаметром 2 мм для кристалла KBr;

3. установить следующие рабочие параметры в компью-терной программе «Measure»:

а) режим совместного поворота кристалла-анализатора

(θ) и счетчика (2θ);

б) анодное напряжение U_A=35 кВ и анодный ток I_A=1 мА;

в) время измерения интенсивности в каждой точке – 2 с,

угловой шаг – 0,1º.

Примечание: замену рентгеновских трубок и монокристаллов в установке осуществляет обслуживающий персонал лаборатории.

Выполнение работы

Задание 1. Получение и обработка характеристических спектров Fe, Cu и Mo

1. Получение и обработка спектра Fe

   1. – установите в спектрометре сменный модуль источника рентгеновского излучения с железным анодом рентгеновской трубки;

- 8 -

2. – выполните сканирование по спектру в интервале углов скольжения для Fe 4º - 80º (LiF) или 4º - 65º (KBr);

3. – с помощью программы «Measure» определите значения угла θ, соответствующие максимумам линий Fe K_α и Fe K_β в 1, 2 и 3 порядках отражения; результаты для Fe K_α занесите в табл. 1, а для Fe K_β – в табл. 2 (см. приложение).

2. Получение и обработка спектра Cu

   1. – установите в спектрометре сменный модуль источника рентгеновского излучения с медным анодом рентгеновской трубки;

   2. – выполните сканирование по спектру в интервале углов скольжения для Cu 3º - 55º (LiF) или 3º - 75º (KBr);

   3. – с помощью программы «Measure» определите значения угла θ, соответствующие максимумам линий Cu K_α и Cu K_β в 1, 2 и 3 порядках отражения; результаты для Cu K_α занесите в табл. 1, а для Cu K_β – в табл. 2 (см. приложение).

3. Получение и обработка спектра Mo

   1. – установите в спектрометре сменный модуль источника рентгеновского излучения с молибденовым анодом рентгеновской трубки;

   2. – выполните сканирование по спектру в интервале углов скольжения для Mo 4º - 65º (LiF) или 3º - 30º (KBr);

   3. – с помощью программы «Measure» определите значения угла θ, соответствующие максимумам линий Mo K_α и Mo K_β в 1, 2 и 3 порядках отражения; результаты для Mo K_α занесите в табл. 1, а для Mo K_β – в табл. 2 (см. приложение).

Задание 2.

1. Используя значения углов, занесенные в табл. 1 и 2, по формуле (1) рассчитайте длины волн λ_Кα и λ_Кβ для Fe, Cu и Mo.

2. По средним значениям λ по формуле рассчитайте величины и.

3. Результаты расчетов занесите в соответствующие ячейки табл. 1 и 2 (см. приложение).

- 9 –

Задание 3. Проверка закона Мозли для линий К_α и К_β

1. На миллиметровой бумаге постройте графики зависимости = f₁(Z) и = f₂(Z), где Z – атомный номер материала анода (Z_Fe=26, Z_Cu=29, Z_Mo=42).

2. По результатам линейной аппроксимации графиков оцените значения постоянной Ридберга R и постоянной экранирования σ.

3. По выполненной работе сделать вывод.

Приложение

Таблица 1

K- линии		m = 1		m= 2		m = 3			K- линии
Эл-т	Z	, o	, пм	, o	, пм	, o	, пм	<>, пм
Fe	26
Cu	29
Mo	42

Таблица 2

K- линии		m = 1		m= 2		m = 3			K- линии
Эл-т	Z	, o	, пм	, o	, пм	, o	, пм	<>, пм
Fe	26
Cu	29
Mo	42

- 10 -

Контрольные вопросы

1. Что называется тормозным рентгеновским излучением? Назовите его характеристики.

2. Что называется характеристическим рентгеновским излучением? Как образуется это излучение?

3. Сформулируйте постулаты Бора.

4. От чего зависит энергия линий характеристического излучения? Как ее можно рассчитать?

5. Каков физический смысл постоянной экранирования?

6. Опишите метод анализа рентгеновского излучения с помощью монокристалла.

7. Сформулируйте закон Мозли.

8. С

   формулируйте этапы выполнения лабораторной работы.

Рекомендуемая литература

1. Савельев И.В. Курс физики. Т3. М.: Наука. 1989. §§ 7,30.

2. Трофимова Т. И. Курс физики. М.: Высшая школа. 2003.

§§ 182, 229.

3. Акоста В., Кован К., Грэм Б. Основы современной физики. М.:

Просвещение, 1981.

4. Инструкция по эксплуатации оборудования фирмы “PHYWE”.

Техника безопасности

Категорически запрещается открывать рентгеновскую установку в процессе ее работы.

- 11 -

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ФИЗИКИ

Лаборатория

«Инновационные технологии обучения физике и КСЕ»