1626435914-6d29faf22cc9ba3862ba4ac645c31438 (844347), страница 90
Текст из файла (страница 90)
внутренним преобразованием) излучения или эффектам Олсе. В действительности имеет место безызлучательный переход, конкурирующий со спонтанным испусканием. Явление внутренней конверсии рентгеновского излучения представляет частный случай общего явления автоионизации — перехода с дискретных уровней на непрерывные, сопровождающегося ионизацией атома (см. гл. 10, с. 298). Условием внутренней конверсии ляя рентгеновского излучения является выполнение общего соотношения Е4 Еь4 ) Еиан (13.28) где Е; — Еь — изменение энергии ионизованного атома при переходе с уровня Е! на уровень Ег, а Е„,„— энергия вырывания электрона из одной из оболочек данного атома, т.е. энергия его дальнейшей ионизации. Для уровней энергии, связанных Глава 13.
Рентгеновские спектры 362 с ионизацией внутренних оболочек атома и изображенных на диаграмме рис. 13.2, условие (13.28) всегда выполняется; всегда имеются более слабо связанные электроны, энергия вырывания которых меньше энергии, освобождающейся при переходе между возбужденными уровнями иона. Когда происходит переход электрона из более внешнего слоя в более внутренний, т.
е. переход с изменением и, освобождающаяся энергия значительно больше, чем энергия вырывания электрона из этого более внешнего слоя (и подавно, чем энергия его вырывания из еще более внешних слоев). Например, при переходе Х вЂ” Е для Сз освобождается энергия свыше 2000 22, в то время как энергия вырывания электрона из Е-слоя порядка 400 22, а из М-слоя менее 100 22. Избыточная энергия переходит при этом в кинетическую энергию вырываемого электрона'1.
Возможна, однако, и внутренняя конверсия, связанная с переходом электрона с одного уровня на другой внутри данного слоя; тогда основная часть освобождающейся энергии может тратиться на ионизацию, и лишь небольшая ее доля будет переходить в кинетическую энергию. При этом необходимо учитывать, что Е в (13.28) представляет энергию удаления второго электрона из атома; лля электронов более внешних оболочек мо;кно приближенно считать, что оиа равна энергии удаления электрона из соответствующей оболочки атома с зарядом, иа единицу бальшим. Действительно, при однократной иониэации внутреннего слоя эффективный заряд ядра, действующий на электроны более внешнего слоя, увеличивается, в силу уменьшения экранирования, иа единицу. Условие (13.28) можно записать в виде (13.29) Е;(Я) — Еь(Я) > Е~(Я ч 1), где Е,(Я -1- 1) относится к 1-му уровню энергии ионизоваиного атома с зарядом Я Ч 1.
Применяя условие (13.29), можно определить, при каких Я возможна внутренняя конверсия двя данных 1, й и 1. Например, при переходе Ь,— Ея у УЬ (Я = 70) Еп(70) — Еьм(70) = 37,9 Е, что достаточно для удаления электрона с уровня ДГ~ с энергией Ел,(71) = 37,0 Е; внутренняя конверсия еще возможна. При переходе к следующему элементу, 1.в (Я = 71), Ем(71) — Еьм(71) = 39,0 Е, а Еь,(72) = 39,4 Е; внутренняя конверсия уже невозможна. Таким образом, процесс внутренней конверсии с уровня ДГ, за счет перехода Тч — Ев (сокращенно обозначаемый как Тч — ТмДГ,) возможен при Я ( 70. Так как связь более внешних электронов упрочняется быстрее с увеличением Я, чем более внутренних, то граница внутренней конверсии ограничена со стороны ббльших Я ~!.
Вероятность переходов без излучения при прочих равных условиях возрастает при уменьшении доли энергии, переходящей в кинетическую энергию. Поэтому вероятность внутренней конверсии, связанной с переходом электрона с одного уровня на другой внутри данного слоя, велика.
Вероятность внутренней конверсии определенного типа мала при Еч(Я) — Еь(Я) » Е,(Я + 1), возрастает прм приближении разности Е,(Я) — Еь(Я) к Е,(Я -1- 1) и затем резко уменьшается до нуля, в силу условия (13 29), при Е (Я)-Еь(Я) = Е (Я+1). При уменьшении Я вероятность внутренней конверсии также убывает вследствие увеличения Е,(Я) — Е,(Я) по сравнению с е~(Я + 1). В приведенном выше примере дэя перехода Тч — 7мдг~ она будет велика лля ЪЬ, а лля белее легких элементов будет меньше в соответствии с возрастанием доли энергии, переходящей в кинетическую; например, лля 8п (Я = 50) Ец(50) — Еьм(50) = 22,6 Е, Ел (51) = 11 3 Е, а для йЬ (Я = 37) Еь (37)-Еьм(37) = 14 8 Е, а Ем(38) = 2 3 Е и вероятность внутренней конверсии должна резко падать.
И Внугренняя конверсия была открыть Ожь именно по следам таких электронов в камере Вильсона. Этм электроны называют электронами Оже мам электронами внутренней конверсии. П Со стороны мьиыаях Я имеется лишь естественное ограничение из-ээ отсутствия соатэьтствующих заполненных обалочек. 363 й 13.4. г(нтенсивности в рентгеновских спектрах Важным следствием внутренней конверсии является то, что атом оказывается уже не однократно, а двукратно ионизованным. Может происходить и повторная внутренняя конверсия при переходе электронов на освобождающиеся места во внутренних оболочках, что приведет к еше более высокой кратности ионизации.
Атомы, ионизованные более чем однократно, могут образовываться и под действием электронного удара. При этом в принципе могут выбиваться и два электрона из К-слоя, в то время как при внутренней конверсии электроны могут вырываться лишь из Ь-слоя или из еше более внешних слоев. Переходы между уровнями внутренних оболочек в двукратно (или многократно) ионизованных атомах несколько отличаются по своим частотам от соответствующих переходов в однократно ионизованных атомах. Зто приводит к появлению так называемых недивгрвммныхлинии, не укладывающихся в диаграмму переходов для однократно ионизованного атома (см.
рис. 13.2). Такие линии называют также сателлитвми (спутниками) основных линий рентгеновских серий. Кратной ионизацией могут быть хорошо объяснены ряд наблюдающихся сателлитов с коротковолновой стороны основных линий (при увеличении кратности ионизации частоты переходов увеличиваются). Наблюдаются и длинноволновые сателлиты, связанные со взаимодействием, в конденсированных системах, атомов с окружающими частицами 1211 Для нахождения числа возможных сателлитов и нх расположения лля определенного перехала прн заданном типе наннзацяи следует учитывать сложение моментов количества двюкения дпя соответствующих начальных и конечных конфигураций. При удалении двух электронов возникают конфи!урации, термы которых аналогичны термам двухэлектранных систем, и указанный расчет легко выполнить.
Например, пря удалении электронов из оболочек К и 2 н возникает конфигурация 1е2р~, дающая термы, согласно схеме нормальной связи, такие же, как конфигурация ер, т.е. 'Р' и 'Р'. При переходе 2à — Ьа, т.е. при переходе электрона из абалачки 2р в оболочку ! е, из конфигурации ! е2р' возникает конфигурация 1з~2р~, дающая такие же термы, как конфигурация р~, т. е. Я!7'Р (см. табл. 9.4, с.
255). Возможные переходы между уровнями 'Р;, 'Р;, 'Р; 'Р; конфигурации 1л2р' н уровнями 'Яа, '27п 'Р,, зрп 'Ра конфигурации 1ег2р1 и определяют число сателлитов. Для определения положения сателлитов необходимы расчеты расположения уровней соответствующих конфигураций. Отметим в заключение данного параграфа, чта иа основе аналогичного рассмотрения уровней различных возможных конфигураций мажет быть объяснена в раде случаев и тонкая структура рентгеновских линии испускания н краев поглощения элементов, для которых основное состояние нейтрального атома пе является состоянием Яа, как эта молчаливо предполагалась при составлении схемы рис. 13.2. Начальный и конечный уровень для определенного перехода будут обладать тонкой структурой, получающейся в результате сложения моментов, соответствующих внешним электронам, и моментов лля рассматриваемых уровней иона.
Например, если атом обладает одним внешним электроном, та для каждою уровня иона с заданными б', Я, Р атомного остова (лишениага одного внугреннега электрона) будет получаться тонкая структура с набором уровней, таким же, как для двухэлектронной 1, 1 системы 1, =!, гч = в = —, 73 = ! ~ — н 1, = Ь', гч = Я, 7; = Р, и зависящим аг схемы связи 2' 2 моментов. Тонкая структура уровней н будет определять тонкую структуру линий испускания н краев поглощения. Учет подобной тонкой структуры наиболее существен для элементов с ластраивающнмися В- и 7"-оболочками (см.
(20), с. 76). В 13.4. Интенсивности в рентгеновских спектрах Интенсивности в рентгеновских спектрах испускания определяются заселенностью уровней и вероятностями соответствующих спонтанных переходов. Заселенность начальных уровней зависит от условий возбуждения. Возбуждение может производиться электронным ударом, что имеет место в рентгеновских трубках, в которых анод бомбардируется потоком электронов, или путем поглощения 364 Глава 13.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
