Характеристическое рентгеновское излучение.
На рис. 5 характеристическое излучение представлено схематически (линии λ1 и λ2); натуральный тормозной спектр показан на рис. 6.
Линейчатый характеристический спектр возникает благодаря тем быстрым электронам, которые проникают в атом на большую глубину и выбивают электроны из оболочек K, L, M, ближних к атомному ядру, затрачивая на это необходимую часть своей кинетической энергии. Возникающие вакантные места практически тут же занимают электроны более отдаленных орбит или свободные электроны из ближайшего окружения атома, испуская при этом кванты строго определенной частоты, длины волны и энергии.
Энергетические уровни электронов на оболочках K, L, M существенно отличаются друг от друга и от уровней энергии внешних оболочек атомов. Поэтому число возможных квантов «строго определенной частоты, длины волны и энергии» получается небольшим, и в характеристическом спектре такие кванты представлены заметно отстоящими линиями различной длины волны и высоты. Это можно видеть на рис. 6.
Рис. 6. Спектр характеристичес- кого излучения. Получен в реальном эксперименте.
По значениям длины волны линий характеристического спектра можно определить принадлежность материала антикатода к тому или иному элементу (элементам) периодической системы Менделеева.
Высота линий содержит информацию о вероятностях перехода электронов с одной орбиты на другую.
|
|
|
Характеристический спектр атома не зависит от того, в каком химическом соединении этот атом находится. Например, рентгеновский спектр атома кислорода неизменен в спектрах О2, Н2О, Fe2O3, в то время как оптические спектры этих соединений с кислородом различны.
Полная энергия характеристического излучения и полная энергия тормозного спектра – величины одного порядка.
Вопрос продвинутому студенту: чем объяснить, что быстрые электроны рентгеновской трубки не поглощаются ядрами атомов антикатода? Ведь разноименные заряды притягиваются?
Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом.
Двойственная корпускулярно-волновая природа электро-магнитных волн проявляется в диапазоне рентгеновского и гамма-излучения гораздо отчетливее, чем в диапазоне световых волн.
Свет длительное время считался волной (электромагнитной, как уточнил Максвелл), но выяснилось, что волновых представлений недостаточно, и они были дополнены неожиданными и непривычными представлениями о свете как потоке квантов.
Рентгеновское излучение, наоборот, легче ассоциируется с потоком частиц (квантов), но время от времени напоминает о себе как о процессе распространения электромагнитной волны.
|
|
|
Ионизирующее действие рентгеновского и гамма-излучения.
Рентгеновское и гамма-излучение являются ионизирующими. Ионизирующее действие рентгеновских лучей обнаружил сам Рентген в первый же год их экспериментального изучения по ионизации воздуха.
Ионизация – это процесс образования ионов из нейтральных атомов или молекул.
Положительный ион образуется при отрыве от атома или молекулы одного из электронов. Для этого требуется сообщение электрону дополнительной энергии.
Отрицательный ион образуется при захвате атомом или молекулой дополнительного электрона. При этом происходит высвобождение энергии.
Энергия ионизации – это минимальная дополнительная энергия, которую необходимо сообщить электрону, чтобы преодолеть силы его связи с атомом или молекулой. Чем ближе к ядру электронная оболочка, тем больше энергия ионизации.
Потенциал ионизации, выраженный в вольтах (В), численно равен энергии ионизации, выраженной в электрон-вольтах (эВ).
Ослабление рентгеновского излучения в веществе происходит за счет последовательного уменьшения энергии рентгеновских квантов на ионизацию атомов, оказавшихся на пути их следования. На траектории постепенно слабеющего кванта остается цепочка ионов обоего знака. Последовательное уменьшение энергии кванта сопровождается последовательным уменьшением его частоты (но не его скорости!) и увеличением длины волны. Окончательно ослабленный квант прекращает свое существование при его фотопоглощении (см. раздел 3.5).
|
|
|
Для гамма-излучения, кванты которого имеют энергию Е>1,022 МэВ, характерен особый вид взаимодействия с веществом: процесс образования пар (см. раздел 3.7). Когда энергия гамма-кванта понизится ниже уровня
1 МэВ, образование пар становится невозможным, гамма-квант становится неотличимым от рентгеновских, и продолжится ионизация вещества и ослабление квантов способами, характерными для рентгеновского излучения.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 288; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!