книга 2 (1110135), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Эиергетический уровень б имшт три подуровня, М вЂ” пять подуравией, К вЂ” семь подуровяей и т.д. Совокупность лилий испусквиия, возникеющих при перехадвх электраиов не денный уровень, образуют ахггветстпекио К-серию, Х-серию и т.д. Каждвя серил, за исключеииК серии, состоит из подсерий. Например, линии К и К саответ- Ю сэ ств ю уют переходим электроиав, выбитых из рвзличиых подуровней буравия. Ллииы волн, соответствующие таким переходам, мелы (порядке )-7000 пм, см. с. 207).
Чем больше резкость энергетических уровзей камбикирующих состояний, тем больше частоте рентгеновского взл че У'ения и гаответствеиио тем в более кораткаволкавой оплести 27! з 15 с го й 5 РО бб ОО ГРО .(ш д йисюш ри.цлэ. р пе ес з спектр и пус я труб « «иише ш ие иекибде», р бстшешид пр 55 В. Фс се шкы ектрем сбусле ле т рксекыи елуикие, пики ектшпеу т К - и КО ерекс- 5 И!5 МИЫЯ Рис.11.44. Реитгеиаеские ливии испус шш и крш п>клежекия дл» элеиеитее с к! е ки е ркд ядр 5 ! ! го жс РЬ !и ! 55 ге! ж.
55Л иа 55в ттг. ил шл дегдт! е 5! т ИР 5! е, 555', м; 55 ЫЕ Ртш Ше. дикими( спектра проявляется линия. Поэтому б-ливиям соответствуют меньшие длииы волк, чем д-лиииям (рис. ! 1.43). П о г л о щ е н и е рентгеновских лучей иечипае!ся у границы ионизация резким скачком (крюяическвй крей петлеагеикя) и затем постепенно спадает (см. рис, 11.42).
Положение края поглощения в спектре дает значение энергии отрыва электрона (иовизация) с дакиого атомвого уровня. Тзк, самый коротковолновый крей поглощения соответствует вырыванию электрона из йьуровня (т.е. из 15 слоя). Более дливноволновые края поглощении получаются при вырывании электрона из А, М, К уровней и т.д. (см. рис 1142). Достижение более коротковолнового края поглощения требует увеличения энергии бомбардирующего мишень пучка электроиов и, следовательно, ужшичения потенциала рентгеновской трубки (см. формулу (11.73)).
При поглощении наблюдается один К-край, три ( крап, пять М-краев. Частота в спектре рентгеновского излучения соответствует переходам между уровнями энергии иапизировапиаго атома и раева разности эиерги краев паглощеяия. Важной особенностью реитгеиовских спектров являетсз мозотоипсе изменение чвсжж переходов и длин воли аналогичных линий испускания или краев поглощения при изменевии порядкового номер» эле мента Я. Для «ивгюгичиых линий и краев поглощения с увеличение еи я частзты постепенна увеличившотся, а длины волн умеиьшаижся. Вто 272 (1 1. 74) ЭФФективный заряд ядра Г связвн с атомным номером элементе г соотношением б = Я вЂ” с, где а — «онствнте экрвнирования, и в первом приближении Р е Я.
Отсюда следует, что и Я3/вз (!1.75) Соотношение (11.75) вырвжзет суть зазсне Мосле; чвстотв ренттевоткой линии пропорционвльнз квздрвту атомного номера элемента. Эскоп Мозли лежит в основе квчественного обнаружения элемеятов. Определив длину волны рентгеновского излучения, легко рзссчитвть втомные намерз элементов, входящих в состзв пробы. Закон Мозли гюзволяет предсказывать положение линий в реНтгеновском слектре, что использоввно для открытия элементов.
Количественный внелиз бвзируежя нв измерении интенсивности "зрзктеристических линий, однзко в реальном спектре регистрируется суммернвз интенсивность хзрвктеристического и тормозного излучекоторз» пропорционвльнв силе тока с, атомному номеру элементе, эходяп!его в соствв внадв, ускоряющему потенцивлу рентгеновской тРУбки (11 уй) 273 (- су~ . орошо видно из рис.
1!.44, на котором поквззно положение краев цоглошения и наиболее интенсивных линий испускания кзждой серии для элементов с нечетным К Если для легких элементов хервктеристический спектр лежит в облзсти мяшсих рентгеновских лучей, то для тяжелых элементов К-серия лежит в области очень жестких рентгеновских лУчей; длл тзллиЯ э!Т( пеРеходУ К вЂ” + 5 соответствУет длине волны - 0,175 А, в крею поглощения — О,!5 А.
Следовзтельно, есясльзссаюм рсетссясзсссго вослтэсвел илз ззлучсле» в аналитических целях зрсдтваелясгася нззбслсс Зслссоэбразнм э в тех случаях, согда геусбустсл сярсдслвть элслскт с болатсс! атслесо .васс б. Особенностью всех рентгеновских методов является возможность внзлизв без рзэрушения образца. Рвптгеноэмяссиоииый внвляз. Эмйссионный рентгеновский спектр эввисит от мзтеривла внодв, поскольиу ревность энергий комбинируюших состояний 75Е определяется нак квентовыми числеми начальнага в! и конечного яэ сосжяннй, тэк н эффективным зврядом ядра Р, действующим нв электрон Поэтому при проведении анализа необходимо выделить те ха рактеристичвские линии, которые в наименьшей степени будут искажаться сплошным фоном тормозного излучения.
Этв нроблюс, рвшаатся одним иа трах способов, 1) с помощью фильтров, выдю ляющих характеристические линии; 2) с помощью монохромвторв, з котором дифрвиционяой решеткой служит кристалл с известными межплоскостными расстояниями; 3) с помощью радиоактивных источников. Рассмотрим получение монохроматического излучения с иомощыо фильтре из материала с критическим креем ноглощеиия лри нужной вмалитичвской линии. На рис, 11.43 представлен спектр испускания молибдена. Как будет выглядеть тетке спектр при наложении нв нега спектра поглощения цирконив (рис. 11.45)? Большая часть тормозноп! излучения, а также К -линия испускания Ма поглощаются фильтром Ф из циркония, а К„-линия Мо (аналитическая линия), расположенная справа от критического края Ег, практически не ослабляется. В табл.
11.9 перечислены фияьтры, пригодные ллв выделения К -излучения некоторых мишеней. Т в б л я и в !!.9. Харвятернсшчесаие джшы зели и фильтры дл» рсяггиювсюос трубок с сбычнымя мишенями Длл люучмз~я всвфрвма нет лалхалящею филере. Разновидностью рентгенозмиссионного анализа является реитгенс" спектра. льный микровнвлиз (электронный зонд).
Это метод лояалсиссс 274 ос р ЛР 1Р бу бу бу д,»ел уев» лк рк.ылб. Н кжю е ак р с опкрк бплрккв л л ккк) мбл кь реэп е лю ж 1 т кон кро- и "444 к .' лебле 1- рпеы поглмсеппл!с Г-амк р Мопр ы В Р .Ы.еб. С е р жмпе 1т сэиюро эс л 1 - ккрхюц Г - 1 вк эмюропо; Э- сбр ыю !- лемкторс 1- крист ол и л эмор лнвлизв, основенный нэ там, чта бомбзрдирующий пучок электронов (зонд) фокусируют до дизметрз в ныкалько микрон (рис. 1146). Фокусировке пучке иа абрезец производится электромагнитами специ«льной формы (мэгнитными линзами). Прибор обязательно должен быть снаблсен оптическим микроскопом для точнага выделения знелизируемога участке образца.
Этим меюдом можно де !еть последовательный анализ совокупности точек или, сасплифовывкз слой зэ слоем, знелизнровлть образец па глубине. Электронный пучок должев нзхолиться з высоковэкуумной кзнере, а вспомагзтевьнел электрониик должна включать схемы управления электронными линзами, злектров"ой пушкой, рентгеновским детектором и вакуумными иссоглми.
Поману прибор предгтквляет собой громоздкое, сложное и дорогое устройеию. Однако палучэемвя с ега помощью информация чрезвычайна ВЭЛСНб, нвпример при исследованиях фээ в геологических игследавзнилх вметзвлургической и керамической проммшленности, при контра"!с эп пРоцессам диффузии, при изготовлении полупроволииковых "Рнбарав и т.д.
ентгенавбсарбционный виавиэ основан на зпвисимости степени нагл гкап!ения реитгеновгкого излучения ат природы и количества патлы.- " ющего веществе. Этв зависимость описывается зеноном Пугерл— 445 Ламберта — Вера [см. уравнение (11.72)), который в данном случае целесообразно выразить в экспоиенцизльной форме: 1. = 1.с.я* (11.77) или 1п11с/1с) = рс: !11.78) где 1с — интенсивность падающего изяучения; 1 — интенсивность излучения, прощедшега через слой з с см; р — линейный коэффициент поглощения, представляющий собой часть энергии, поглощенной слоем данного элемента толщиной 1 см. Коэффициент при поглощении рентгеновского излучения достаточно харашо описывается эмпирической формулой р= рСАгсЛ /А, <П.тэ) где р — плотность поглощающего вещества; г — атомный номер поглощюощего элеыента; А — ега атомная масса; Ь' — постоянная Авогадро, Л вЂ” длина волны рентгеновского излучения; а — показатель степени, принимающий значения между 2,6 и З,О; С вЂ” постоянная лля всех элементов в определенных диапазонах.
Часто используют также массовый коэффициент поглощения р„= р/р. График зависимости 1бр = /118Л) должен представлять собой прямую с тангенсом угла наклона, равным показателю степени при Л. На практине нв прямой наблюдаются резкие изломы (критический край поглощения) В качестве примера на рис.
11А7 приведена зависимость коэффициента поглощения от длины волны для аргона. Кзк видно, критический прей поглощения К лехсит при 2,59 /Л = 387,1 пм). Для более тяжелых, чем у вргонэ, атомов такие разрывы, соапютствующие выбиванию Ь- и Л/-электронов, наблюдаются в более длиннозалнозай области. В последние годы развивается перспективна» модификация абсорбгсионнаго метода анализа, основанная на специфических свойствах критических краев поглощения. Поглощение излучения любым элементом образца значительно сильнее при длине волны, несколько меньШей длины волны края поглощения, чем при несколько большей. Поскольку полажение края поглощения характеристично для «аждага элемента, двух измерений при дяинах волн, ограничивающих края поглощения, оназывается достаточно для идентификации и количсю венного апредезения элемента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
