Взаимодействие рентгеновских лучей с веществом.

Первичное рентгеновское излучение от рентгеновской трубки попадает на анализируемый образец. При прохождении направленного пучка рентгеновских лучей через вещество интенсивность этого пучка ослабляется за счет истинного поглощения, и, за счет рассеяния.

В процессе истинного поглощения рентгеновский фотон исчезает, а его энергия расходуется на отрыв одного из внутренних электронов атома и кинетическую энергию выбитого электрона.

(17)

Где: Е _и - энергия ионизации,

mv²/2 - кинетическая энергия электрона.

В РСА процесс выбивания внутреннего электрона принято называть - возбуждением (правильнее было бы назвать его - ионизацией). Атом без внутреннего электрона обладает повышенным запасом внутренней энергии т.е - возбужден. Через некоторое время он (атом) возвращается в устойчивое состояние путем целого каскада электронных переходов (смотри Рис. 2). При этом в спектре возможно появление всех серий линий.

Однако не всегда такой каскад сопровождается испусканием фотонов. Например, если из атома выбит К-электрон, то на его место может перейти электрон из L слоя (²Р_1./2) освободившаяся энергия пойдет на выброс электрона из L слоя (²Р_3/2) т.е. возможен Оже - эффект. Атом при этом оказывается в состоянии двойной ионизации и возвращается в стабильное состояние более сложной цепочкой электронных переходов.

Таким образом, в результате истинного поглощения энергия первичных фотонов преобразуется в кинетическую энергию фотоэлектронов, Оже - электронов и энергию вторичного рентгеновского излучения.

Рассеяние рентгеновских лучей в анализируемом веществе.

Рассеяние - изменение направления фотона в результате столкновения с электронами атомов анализируемого вещества. Возможны два вида рассеяния.

1. Энергия фотона достаточна для выбивания внешнего электрона атома (Е_ф > Е_и). В случае столкновения фотона с внешним электроном атома часть энергии фотона расходуется на отрыв этого электрона и сообщения ему некоторой кинетической энергии. При этом энергия рассеянного фотона уменьшается т.е. увеличивается его длина волны. Такое рассеяние называют некогерентным рассеянием. (Провидимому происходит кратковременное поглощение этого фотона и затем выброс другого фотона с меньшей энергией). Выброшенный из атома электрон называют электроном отдачи.

2. Фотон сталкивается с внутренним электроном атома, а энергия фотона недостаточна для его выбивания. В этом случае электрон отдачи отсутствует, а энергия фотона в результате рассеяния не изменяется. Меняется лишь направление его движения. Такое рассеяние называют когерентным.

Так как в атомах пробы присутствуют одновременно и сильно и слабо связанные электроны, то сплошной спектр (фон) содержит длины волн и когерентно и некогерентно рассеянного излучения.

При рассеянии длинноволнового излучения на тяжелых атомах, когда энергия фотона недостаточна для отрыва даже внешнего электрона, все рассеяние происходит когерентно. Наоборот, в случае рассеяния коротковолнового излучения на легких атомах, все рассеяние практически некогерентно.