December 10 2016 12:42:20
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
рентгеновское излучение с непрерывным спектром
Физические основы информации

При использовании рентгеновского излучения такой серьезной проблемой с отдачей при испускании или поглощении не возникает. Рентгеновское излучение может быть получено с помощью бомбардировки материала пучком ускоренных электронов. При торможении электронов кулоновским полем атомов вещества возникает рентгеновское излучение с непрерывным спектром λmin <λ <∞, где

img750

Emax – максимальная кинетическая энергия электронов. Если происходит ионизация внутренних электронных оболочек, то возникает характеристическое рентгеновское излучение на строго определенных длинах волн, соответствующих энергетическому спектру атома. Налетающий электрон за счет своей кинетической энергии выбивает электрон с одной из внутренних оболочек атома вещества, а на образовавшееся вакантное место переходит электрон с верхних оболочек, излучая квант рентгеновского излучения. С увеличением порядкового номера атома доля характеристического излучения падает.

Из рентгеновской трубки тормозное и характеристическое излучение направляются на исследуемый образец. В основе рентгеноструктурного анализа лежит открытие в 1912г. М.Лауэ, В.Фридрихом и П.Книппингом явление дифракции рентгеновского излучения на кристалле. Обладая трехмерной периодичностью кристалла действует как дифракционная решетка, образованная плоскопараллельными массивами атомов. Максимумы рассеянного излучения наблюдаются лишь в определенных направлениях, определяемых формулой Брэгга-Вульфа

img751

где θhkl – угол скольжения для падающих рентгеновских лучей на систему плоскопараллельных массивов атомов, dhkl –межплоскостное расстояние, λ – длина волны рентгеновского излучения.


                                               d

                               Q


                         Рис. 2

Обычно используется первый порядок n = 1 (см. рисунок 2).

Дифракционная картина возникает в результате интерференции излучений отдельных атомов кристалла, которых можно описывать с помощью модели электрического диполя, совершающего вынужденные колебания с частотой падающего рентгеновского излучения. Рассеивающая способность атома определяется электронной плотностью и растет пропорционально порядковому номеру атома. Поскольку длина волны рентгеновского излучения сопоставима с межатомными расстояниями, то рентгенограмма кристалла позволяет изучать пространственную структуру кристаллов, устанавливать химический состав кристалла и координаты отдельных атомов в его элементарной ячейке с точностью ±0,005А. Фотография рентгенограммы кристалла (лауэграмма) осуществляется на базе непрерывного спектра тормозного излучения, что обеспечивает автоматический выбор длины волны, удовлетворяющий условию (IV.13.11). При число измерений интенсивности рассеянного излучения может составлять несколько десятков тысяч, а эксперименты порой длится несколько недель. Интересно отметить, что для фокусировки рентгеновского излучения используются зонные пластинки и системы из большего числа идентичных линз (показатель преломления в рентгеновском диапазоне ~10-6).

За первые двадцать лет XX столетия исследования рентгеновского излучения были присуждены 4 Нобелевские премии по физике: В.К.Рентген, 1901г. – за открытие рентгеновских лучей (Первая Нобелевская премия по физике), М. фон Лауэ, 1914г. – за открытие дифракции рентгеновских лучей на кристалле, У.Г.Брэгг и У.Л.Брэгг, 1915г. – за открытия, связанные с изучением структуры кристаллов с помощью рентгеновских лучей, Ч.Баркла, 1917г. – за исследования рентгеновских лучей. Впоследствии рентгеновское излучение использовалось для расшифровки структуры гемоглобина (Дж.К.Кендрю, М.Ф.Перутц, 1962г., Нобелевская премия по химии), двойной спирали ДНК (Дж.Д.Уотсон, Ф.Х.К.Крик, 1953г., Нобелевская премия в области физиологии и медицины, 1962г.), витамина B12 (Дж.К.Экклс, А.Ф.Хансли, А.Л.Ходгикин, 1963г., Нобелевская премия в области физиологии и медицины). Переворот в рентгенодиагностике произошел после изобретения Г.Хаунсфилдом свыше 30 лет назад рентгеновской томографии, позволяющей реконструировать распределение физических характеристик внутри объекта. В случае стандартной вычислительной томографии измеряется уменьшение интенсивности рентгеновских лучей, прошедших через объект. Причем объемное тело представляется как совокупность параллельных сечений, а в процессе измерений источник и детектор находятся в плоскости определенного сечения. Реконструкция распределения физической характеристики (плотности) объекта осуществляется с помощью компьютера.

Резонансная γ-спектроскопия используется для анализа энергетического спектра атомных ядер, который определяется ядерными силами, распределением электрического заряда внутри ядра, взаимодействием электрического заряда ядра и электронов внутренних оболочек атома (тонкое взаимодействие), взаимодействием магнитного момента ядра с магнитным полем электронных оболочек атома (сверхтонкое взаимодействие). Возбуждение ядра осуществляется с помощью γ-излучения и быстрых частиц (нейтронов или протонов). Обычное время жизни возбужденного ядра ≤10-13с, причем существуют метастабильные возбужденные состояния с временем жизни порядка 103лет.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.06 секунд 4,204,997 уникальных посетителей