Ландсберг Г.С. - Оптика (1070727), страница 89

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 89)

Вводя все эти усовершенствования, удалось продвинуть фотографическое ШКАЛА ЭЛЕКТВОМАГНИТНЫХ ВО:1Н изучение ультрафиолетового света приблизительно до 2,0 нм. При этом, конечно, приходится прибегать к падению света на решетку под скользящим углом. При угле падения 89' удалось наблюдать линию шестнадцатикратно ионизованного железа (атом железа, от которого оторвано 16 электронов) при Л = 1,21 нм. Применение кристаллов в качестве дифракционных решеток позволяет продвигаться в еще более коротковолновую область спектра.

Таким способом был изучен, например, спектр излучения водородоподобного железа (кратность ионизации 25). Длины волн его резонансных линий оказалллсь равными 0,17767 и 0,17819 нм. Исследование ультрафиолетовых волн„в частности коротк1лх и очень коротких, может также производиться и пр1л помощтл фотоэлектрллческого эффекта. й 114. Открытие рентгеновских лучей и методы их получения и наблюдения Продвижение в область еще более коротких волн со стороны ультрафиолетового излучения встречает огромные трудности. Однако оказалось возможным подойти к исследованию этой области спектра с дру~ой стороны, опираясь на открытлле, сделанное в 1895 г. Рентгеном.

Рентген обнаружил, что при электрическом разряде в эвакуированной трубке (например, в трубке, применяемой для ллсследования катодных частиц) с ее анода испускаются лучи, способные проникать через тела, непрозрачные для обычного света (черная бумага, картон, тонкие слои металла и т.д.). Эти лучи, названные Рентгеном Х- лучами, но больше известные под именем рентгеновских лучей, были обнаружены им благодаря их способности вызывать свечен1ле флуоресцирующего экрана. Рентген скоро нашел также, что они способны вызывать почернение фотографической эмульсии и потерю заряда на электроскопе вследствие ллонллзацлллл воздуха.

Таким образом, для исследования рентгеновских лучей можно применять и флуоресцирующий экран, и фотопластинку, и ионизационную камеру с электроскопом. Установлено также, что они способны вызывать фотоэффект и, конечно, могут быть исследованы по их тепловым действиям, хотя последний способ исследования затруднен слабым поглощением рентгеновских лучей, настолько слабым„что для полного их задержания требуются сравнительно толстые слои металла; между тем обнаружллть небольшое приращенлле количества тепла в массивном слое металла очень затруднительно, Следует отметить, что Рентген не только впервые обнаружил новое излучение, но и сумел в своих первых работах всесторонне исследовать его, установив весьма многие его существенные особенности.

Рентген нашел, что местом, откуда исходят лучлл, является участок трубки, который бомбардируется электронами, и осуществил такое ее устройство, которое наиболее благоприятным образом обеспечивает получение и использование рентгеновских лучей (рис.

19.2). Для того чтобы сконцентрировать пучок электронов в одно место, катод делается вогнутым 1л в его полость помещается нагреваемая проволочная спираль. Таким образом осуществляется ГЛ. Х1Х. ИНФРАКРАСНЫЕ, УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ ЛУЧИ 369 фокусировка пучка электронов. Между катодом и анодом накладывается напряжение в несколько десятков киловольт.

Так как большая часть энергии ударяющихся об анод электронов превращается в тепло и лишь малая ее доля (около 0,1%) излучается в виде рентгеновских лучей иллл сохраняется в виде энергии отразившихся электронных пучков, то анод нагревается и может расплавиться. Косой срез анода обеспечивает излучение рентгеновск1лх лучей в сторону через стенку стеклянного баллона трубки. $ 115. Поглощение рентгеновского излучения Самой замечательной особенностью рентгеновского излучения является, как уже упоминалось, его способность проникать через непрозрачные для обычного света вещества.

Уже сам Рентген широко исследовал эту способность рентгеновских лучей, наблюдая свечение флуоресцируюшего экрана, помещенного па пути лучей за слоем 1лсследуемого вещества. Рентген обнаружил, что поглощение рентгеновского излучения в каком-лллбо веществе не связано с его прозрачностью для обычных лучей. Так, например, черная бумага или картон поглощают ренгеновские лучи значительно слабее, чем стекло такой же толщины, особенно если оно содержит свинцовые соли.

Рентген установил, что способность вещества поглощать рентгеновские лучи тем болыпе, чем больше его плотность, так что свинцовые пластллнки ослабляют поток рентгеновского излучения гораздо сильнее, чем пластинки той же толщины, сделанные ллз алюминия. Существенно для поглошенлля наличие в поглощающем веществе атомов тяжелых элементов, незав1лсимо от того, в какие соединения они входят. Так, например, тонкий слой св1лпцовых бел1лл 1лл1л стекло со свинцовыми солями сильно поглощают рентгеновские луч1л именно благодаря налллчию в их составе тяжелых атомов свинца. В тех же ллсследованиях Рентген установил лл другой крайне важный факт, 1лспользованный им для характерллстики применяемых в том или ином случае лучей. Было обнаружено, что поглощение рентгеновских лучей одним и тем ясе ееи1естоом различно в зависллмости от условий их получения.

Лучлл, сильно поглощаемые, были названы мягкими, лучи, слабо поглощаемые, — жесткими. Таким образом, способность лучей проникать сквозь вещество характер1лзует степень их жесшкости. Сравнение жесткости лучей производится обычно путем определения их способности поглощаться в каком-либо определенном веществе (например, в алюмллнлли). Но 1л во всех другллх веществах более жесткие лучи поглощалотся слабее (исключен1ле составляют некоторые явления избирательного поглощен1ля, о которых речь будет ниже). 370 ШКАЛА ЭЛЕКТВОМАГНИТНЫХ ВОЛН Дальнейшие исследования поглощения рентгеновскллх лучей позволили установ1лть количественную меру их жесткости.

Измеряя интенсивностьл) рентгеновских лучей до и после поглощающего вещества„можно установить закон их поглощения в виде соотношения ~ = 1ое-я', где л — интенсивность излучения после поглощения, ло — ллнтенсивность излучен1ля, падающего на поглощающее вещество, д — толщина поглощающего слоя в сантиметрах, р — коэффициент поглощения, характеризующий жесткость. Легко видеть, что р = 1/до, где до толщина слоя, уменьлпающего интенсллвность лучей в е = 2,718 раз. Иногда жесткость лучей характеризуют толщ1лной поглощающего слоя определенного вещества (обычно алюминия), способной ослабить интенсивность рентгеновского излучения в два раза.

Эта толщина .0 связана с до и р простыми соотношениялли 0 = 0,69до = — ' (115.1) р Жесткость рентгеновских лучей может быть самой различной. Применяются лучи, для которых Х1 в алюминии варьирует от 0,0006 до 6 см, т.е. изменяется в 10000 раз. Все оценки способности рентгеновских лучей поглощаться и их жесткости очень затрудняются тем, что 1лз трубки выходят очень неоднородные рентгеновские лучлл, т.е. «смесь» лучей различной жесткости. Пропуская ллх через поглощающее вещество, мы задерживаем более мягкие лучи, получая таким образом более однородный пучок. Этот метод фильтрования довольно груб и не обеспечивает получения строго однородных монохроматических лучей. В настоящее время мы располагаем приемамлл монохроматизации, подобными применяемым в оптике обычных длин волн, т.е.

методами, при использовании которых испускается почти монохроматическое рентгеновское излучение, подвергающееся дальнейшей монохроматизации при помощи дифракц1ли. Таким образом получаются лучи, не уступающие по монохроматичности световым лучам, 1л для них коэффициент поглощения имеет совершенно определенный физический смысл. Для таких монохроматических лучей он зависит от плотности р поглощающего 11 ) Как уже упоминалось выше, определение интенсивности рентгеновских лучей по количеству тепла, выделяемого ими при поглощении в металлах, являясь принципиально наиболее прямым способом, связано с большими практическими затруднениями. Интенсивность рентгеновских лучей может измеряться также и по наблюдению других действий рентгеновских лучей: по интенсивности вызываемой ими флуоресценции, по скорости происходящей под их влиянием фотохимической реакции, в частности, по почернению фотографической пластинки, и по силе ионизационного тока, получаемого при их действии.

Наиболее разработан ионизационный метод, при котором стараются добиться того, чтобы рентгеновские лучи полностью поглощались в ионизационной камере (толстый слой газа, применение тяжелого газа). Теперь в стандартных рентгеновских установках для структурного анализа обычно применяются счетчики Гейгера. гл. х1х. инФРАкРАсные, УльгРАФиОлктОвые лУчи 371 вещества и грубо приближенно может считаться пропорциональным плотности. Более точно поглощение определяется числом атомов поглощающего вещества на единице толщины слоя. При переходе же от одних атомов к другим поглощение быстро растет с увеличением атомного веса, правильнее, атомного номера У, будучи пропорционально кубу атомного номера.

Уже сам Рентген, установивший понятие жесткости рентгеновских лучей, показал, что она определяется режимом рентгеновской трубки: чем больше разность потенциалов между анодом и катодом, ускоряющая электроны, т.е. чем больше скорость электронов, бомбардирующих анод, тем жестче рентгеновские лучи.

Таким образом, одна и та же трубка с накаливаемым катодом может служить для получения рентгеновских лучей любой жесткости, определяемой наложенным ускоряющим полем (управляемые трубки). В трубках этого типа жесткость быстро растет с увеличением разности потенциалов. Опыт показывает, что средний коэффициент поглощения /л лучей такой трубки приблизительно обратно пропорционален кубу разности потенциалов между анодом и катодом Ъ', т.е. г 1 (115.2) ~ 116. Природа рентгеновских лучей Хотя уже первые исследователи рентгеновских лучей (Стокс, Д.А. Гольдгаммер и отчасти сам Рентген ')) высказывали мысль, что рентгеновские лучи суть электромагнитные волны, возникающие при торможении быстрых электронов, ударяющихся об анод, однако ряд свойств рентгеновского излучения трудно было примирить с его волновой природой.

Характеристики

Список файлов книги