Радиационные и безрадиационные переходы

Переходы электронов между слоями, сопровождающиеся излучением рентгеновских фотонов, называются радиационными (излучательными).

Существует и другой механизм освобождения атома от избыточной энергии, полученной при удалении внутреннего электрона. Он заключается в том, что с одного из подслоев испускается электрон, уносящий с собой избыток энергии. Это явление называется Оже-эффектом, а испущенный электрон - Оже-электроном. Процесс можно назвать безрадиационный (безизлучательный). Радиационные и безрадиационные переходы конкурируют.

Для атомов с малым массовым числом преобладает Оже - эффект, а для тяжелых атомов - испускание рентгеновских квантов.

Так как все элементы имеют одинаковое строение внутренних электронных слоев, рентгеновские спектры всех элементов похожи. При удалении одного электрона из любого внутреннего слоя суммарное спиновое квантовое число этого слоя оказывается равным 1/2, а мультиплетность двум. (Не зависимо от того, атомам какого элемента принадлежит уровень).

По мере увеличения заряда ядра элемента, линии смещаются в коротковолновую область спектра. Спектры тяжелых элементов (с большим зарядом ядра) содержат больше линий, чем спектры легких. Это объясняется лишь увеличением количества электронных слоев, а, следовательно, и увеличением числа переходов между уровнями.

Классификация методов рентгено-спектрального анализа. (рса)

Все рентгеноспектральные методы анализа можно разделить на три основные группы:

1. Рентгено-эмиссионные методы анализа (РЭСА). Иначе их называют методами анализа по первичным рентгеновским спектрам испускания. Разновидностью РЭСА является электронно-зондовый метод анализа (ЭЗ).

2. Рентгено-флуоресцентые методы анализа (РФСА). Иначе - методы анализа по вторичным рентгеновским спектрам испускания. Разновидностью этих методов являются радио-рентгено-флуоресцентные методы (РРФСА).

3. Рентгено-абсорбционные методы анализа - (РАСА). Иначе говоря, анализ по рентгеновским спектрам поглощения.

В основу классификации методов РСА положен различный способ возбуждения рентгеновских спектров. Как уже говорилось, для получения рентгеновских спектров надо каким-либо способом удалить один электрон из внутреннего слоя атома. В перечисленных методах РСА используют различные методы выбивания внутреннего электрона, а после его отрыва от атома процессы перестройки электронных слоев и подслоев идут одинаково, независимо от способа возбуждения.

Для получения первичных (РЭ) рентгеновских спектров надо на анализируемое вещество направить поток электронов, с кинетической энергией, достаточной для отрыва внутренних электронов из атомов определяемых элементов.

Если пучок возбуждающих электронов сформирован в тонкий луч, то отрыв электронов происходит в локальном месте (в одной точке) анализируемого вещества. Такой метод анализа называют электронно-зондовым (ЭЗ). Он находит широкое применение в электронно-микроскопическом микроанализе (ЭММА), который используют для определения химического состава в одной точке образца или тонкого покрытия (локальный анализ). Этот же метод можно использовать для изучения состава поверхности образца, сканируя (перемещая) электронный луч по этой поверхности. Приборы для такого анализа называют электронно микроскопическим микроанализатором.

Для получения рентгено-флуоресцентных (РФ) спектров надо на анализируемый образец направить поток рентгеновских квантов, энергия которых достаточна для отрыва электронов из внутренних слоев атомов пробы.

Можно вместо рентгеновских квантов использовать мягкие гамма-лучи. (Мягким называют гамма-излучение, длина волны которого близка к рентгеновскому) Можно для возбуждения рентгеновского спектра использовать и другие виды радиоактивного излучения ( . Такие методы называют радио-рентгено-флуоресцентными. Под действием излучения происходит отрыв электрона из внутреннего слоя атома.

РФСА в настоящее время наиболее распространен для определения химического состава самых различных объектов, в том числе, и объектов окружающей Среды.

Рентгено-абсорбционный анализ основан на измерении абсорбционности при облучении анализируемого вещества рентгеновскими квантами. Как и оптические методы абсорбционного анализа, РАСА базируется на использовании закона Бугера-Ламберта-Бера. В настоящее время этот метод имеет ограниченное применение.