Характеристичне рентгенівське випромінювання, його природа. Закон Мозлі

Характеристичний спектр виникає тому, що частина бомбардуючих електронів проникає в атоми антикатода і збуджує їх. Причому електронні переходи відбуваються в надрах атомів, тобто в оболонках, ближчих до ядра - Тому енергія квантів рентгенівських променів більша від енергії квантів видимого світла, так як останні отримуються при електронних переходах між зовнішніми оболонками атома, тобто на його периферії.

Рис. 8.3. Розподіл інтенсивності по спектру випромінювання рентгенівської трубки з вольфрамовим анодом.

Характеристичне випромінювання має лінійчатий спектр. Свою назву воно дістало тому, що цей тип рентгенівського випромінювання характеризує речовину антикатода і його вид не залежить від того, чи елемент знаходиться у вільному або хімічно зв'язаному стані. Характеристичні лінії завжди виникають на фоні непе­рервного спектра.

На рис. 8.3 зображено графік розподілу інтенсивності по спектру випромінювання рентгенівської трубки з вольф­рамовим анодом при Цей графік наочно ілюструє той факт, що загальний спектр включає в себе як неперервний спектр, так і характеристичні лінії K-серії. На ділянці неперервного спектра, розміщеного зліва від накладених на нього спектральних ліній, видний "провал". Ця відсутня енергія пішла на збудження сусідніх спектральних ліній.

На рис. 8.4 схематично зображено виникнення різних серій характеристичних рентгенівських проме­нів. В атомах з більшим атомним номером внут­рішні електронні обо­лонки К, L, М повністю заповнені електронами. При вилученні електро­на з однієї із внутрішніх оболонок на звільнене місце переходить елект­рон з більш віддаленої від ядра оболонки і ви­ промінюється рентгенівський квант.

Рис.8.4. Виникнення різних серій характеристичних рентгенівських поменів

Переходи, що закінчуються на К- оболонці, дають К-серію характеристичного спектра, яка складається - з трьох ліній:

Переходи, що закінчуються на І-оболонці та М-оболонці, дають відповідно І-серію і М-серію характеристичного рентгенівського спектра. Характеристичний спектр склада­ється із 8-10 ліній, що утворюють К, L, М-серії. Для важких елементів в кожну серію входять три лінії Найінтен-

сивніша в характеристичному спектрі -лінія, так як ймовірність переходів на К-оболонку з L-оболонки більша, ніж з М, NTd інших більш віддалених оболонок.

Для кожного атома існує межа збудження к-серії.

Наприклад, для ртуті вона становить близько Це пов'я-

зано з тим, що для вири­вання електрона із най­ближчої до ядра К-обо лонки, на якій електрони найсильніше притягують­ся до ядра, необхідна значна енергія, яка іде на виконання роботи по ви­риванню електрона. Тому лінії характеристичного спектра з'являються тіль­ки при напрузі на рентге­нівській трубці, яка більша певного значення для кожного матеріалу анода.

Рис. 8.5. Діаграма Мозлі.

Закон Мозлі. В 1913 р. англійський фізик Мозлі, дослід­жуючи залежність довжини хвилі характеристичних проме­нів від атомного номера Z різних елементів, встановив співвідношення, які називаються законом Мозлі: