Задача 12. Рентгеновская люминесценция. Закон Мозли. (Задачи атомного практикума), страница 3

3. Диаграмма МозлиСхема эксперимента изображена рис. 5.Рис. 516В работе используется рентгеновское излучение медного антикатода(рентгеновская флюоресценция).Спектр излучения трубки – непрерывный тормозной континуум плюси-линии меди.две яркиеСпектр флуоресцентногоизлучения мишени – линиихарактеристического излучения атомов мишени;присутствуеттакже непрерывный фон – результат когерентного рассеяниянепрерывного тормозного излучения.В качестве мишеней используются «калибровочные» фольги титана имеди, которые устанавливаются на пробковом держателе.Под стеклянным защитным колпаком установки расположенырентгеновская трубка и детектор рентгеновского излучения наповоротном рычаге.В центре находится стойка для крепления пробкового держателямишеней.17Аппаратура и порядок её включенияРис. 4(а).

Рентгеновский аппарат U192001. Составные части и органыуправления (РА)1 – корпус; 2 – кнопка ON/OFF для включения высокого напряжения;3 – таймер; 4 – сетевой выключатель, запираемый ключом; 5 – крышка18Рис. (4б). Рентгеновский аппарат U192001. Составные части и органыуправления (РА)6 – гантелеобразная прорезь для блокировки крышки; 7 – держательобразца (пробка с прорезями); 8 – рентгеновская трубка; 9 – стекляннаякамера в свинцовой оправе; 10 – фиксатор крышки; 11– индикаторнаялампочка напряжения в сети (белая); 12 – индикаторная лампочкавысокого напряжения (красная).19Наружные органы управления:в центре расположен таймер (3);справа находится ключ (4) включения сети 220 В. Сеть включаетсятолько при работающем таймере (таймер включается поворотомклювика по часовой стрелке); одновременно загорается белаялампочка под колпаком;слева помещена кнопка включения высокого напряжениярентгеновской трубки (2) и загорается красная лампочка подколпаком.Последовательность действий:сдвинуть колпак влево и поднять его;установить мишень на стойке под углом 90 (угол междупадающим от рентгеновской трубки лучом и детектором).0Закрыть колпак и сдвинуть его вправо.Программа.Запустить программу многоканального анализатора МСА; путь:рабочий стол – практикум – 501 – Мозли – МСА – рабочее полеМСА.Измерение спектра:Установить (Settings)20Measurement – длительность измерения – 300 сек.

Измерение можетбыть прервано, если пик достаточно хорошо проявляется.«MCA» – устанавливает диапазон энергий – 16 КэВ, 1024 канала,0,015625 КэВ канал«Graph» – представление графика: гистограмма «Bargraph» и сетка«ShowGrid»Представление спектра (верхняя строка рабочего поля) – «энергия»:Запуск счета и остановка – «часики» (верхняя строка рабочего поля).Изменение ординаты по ходу набора спектра «Alt+y».На рисунке изображен «типичный» спектр:21Обработка данного спектра:Определение энергии: курсором выделяем максимальное значениеэнергии спектра («пик») (его «координаты» – энергия и счет – внизусправа. На рисунке: энергия – 6.8 КeV, счет – 450).

Одна из опцийпрограммы МСА – аппроксимация «пиков» гауссовой кривой. В работесо спектрами можно использовать «иконки» в верхней части рабочегополя. См. также «Help».В частности:«Baselinecorrection» позволяет отделить фон. Click на иконке, далееследовать указаниям в нижней строке рабочего поля.«Gaussapproximation» – аппроксимирует гауссовой кривойотмеченные пики. Click на иконке, далее следовать указаниям в нижнейстроке рабочего поля. Параметры гауссиан отображаются в легенде«LegendArea» вверху справа на рабочем поле – Right Clickнасоответствующем графике в легенде, далее – «Parameter».22ЗАДАНИЕ1. Снять спектры титана и меди , т.е. зависимость счета отэнергии характеристического излучения данных элементов.2. Используя данные калибровочных элементов меди и титана,определить по формулам (16), (18) и (19) значениякаждого из них и построить график зависимости(см.

рис.3).3. Снять спектры неизвестных элементов (№№1–4). Спектрыжелательно расположить на одном экране.4. Определить энергии характеристического излучениянеизвестных элементов (№№ 1–4). Измеряя набор значенийлиний «неизвестных» элементов, найтиэнергиидля каждого элемента. Используя график,значенияприведенный на рис. 3, определить зарядядра и константуэкранированиякаждого элемента.5. Рассчитать длины волн наблюдаемого характеристическогорентгеновского излучения исследуемых элементов.6. Используя формулу (10) построить диаграмму Мозли дляК-серии (см.

рис.2) и по построенному графику определитьконстанту экранирования .7. Снять спектры оставшихся элементов и по полученномуграфику определить заряд ядра Z каждого элемента.8. Снять спектры вольфрама (W) и свинца (Pb) в качествеэталонных образцов -линии.Определить длины волн данных элементов. Построитьдиаграмму Мозли для L -серии (см. формулу (10)). Определитьконстанту экранирования .9. Снять спектры оставшихся тяжелых элементов.

По полученнымданным определить порядковые номера (Z) данных элементов.В задаче используются следующие элементы: Cu, Ti, Se, Ga, Sr,Ge, Br, Mo, Ta, Са, Мn, Sb, Sn, Sb, Pb, W, Hg.При получении хорошего разрешения линий тонкойструктуры следует проводить все расчеты и построенияграфиков для, и, -серий.23ЛИТЕРАТУРА1. Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. – М.:Гос. изд-во физ.-мат. литер., 1962, гл.

6, 13.2. Блохин М.А. Физика рентгеновских лучей. – М.: Гос. изд-во тех.теор. литер., 1953, гл. 4–7.3. Соколов А.А., Лоскутов Ю.М., Тернов И.М. Квантовая механика. –М.: Учпедгиз, 1962, §26.4. Гольдин Л. Л., Новикова Г.И. Введение в квантовую физику. – М.:«Наука», 1988.5. Шпольский Э.В. Атомная физика. – М.: «Наука», 1974.6. Попов А.М., Тихонова О.В. Атомная физика. – Москва: «НОБЕЛЬПРЕСС», 2013.7. Коропченко Н.В., Красильников С.С.

Законы Мозли (версия 2). – М.:МГУ, 2013.24.