РЕНТГЕНОВСКИЕ СПЕКТРЫ

РЕНТГЕНОВСКИЕ СПЕКТРЫ, спектры испускания и поглощения рентгеновских лучей, т. е. электромагнитного излучения в области длин волн от 10^-4 до 10³ А. Для исследования спектров рентгеновского излучения, получаемого, напр., в рентгеновской трубке, применяют спектрометры с кристаллом-анализатором (или дифракционной решёткой) либо бескристальную аппаратуру, состоящую из детектора (сцинтилляцион-ного, газового пропорционального или полупроводникового счётчика) и амплитудного анализатора импульсов (см. Спектральная аппаратура рентгеновская). Для регистрации Р. с. применяют рентгенофотоплёнку и различные детекторы ионизирующих излучений.

Спектр излучения рентгеновской трубки представляет собой наложение тормозного и характеристического Р. с. Тормозной Р. с. возникает при торможении заряженных частиц, бомбардирующих мишень (см. Тормозное излучение). Интенсивность тормозного спектра быстро растёт с уменьшением массы бомбардирующих частиц и достигает значит, величины при возбуждении электронами. Тормозной Р. с.- сплошной, т. к. частица может потерять при тормозном излучении любую часть своей энергии. Он непрерывно распределён по всем длинам волн Л, вплоть до коротковолновой границы Л₀ = hc/eV (h - Планка постоянная, с - скорость света, е. - заряд бомбардирующей частицы, V - пройденная ею разность потенциалов). С возрастанием энергии частиц интенсивность тормозного Р. с. I растёт, а Хо смещается в сторону коротких волн (рис. 1). С увеличением порядкового номера Z атомов мишени I также растёт.

Рис. 1. Распределение интенсивности 1 тормозного излучения W по длинам волн X при различных напряжениях V на рентгеновской трубке.

Характеристич. Р. с. испускают атомы мишени, у к-рых при столкновении с заряженной частицей высокой энергии или фотоном первичного рентгеновского излучения с одной из внутренних оболочек (К-, L-, М- ...оболочек) вылетает электрон. Состояние атома с вакансией во внутренней оболочке (его начальное состояние) неустойчиво. Электрон одной из внешних оболочек может заполнить эту вакансию, и атом при этом переходит в конечное состояние с меньшей энергией (состояние с вакансией во внешней оболочке). Избыток энергии атом может испустить в виде фотона характеристич. излучения. Поскольку энергии E₁ начального и E₂ конечного состояний атома квантованы, возникает линия Р. с. с частотой v = (E₁ - E₂)/h. Все возможные излучательные квантовые переходы атома из начального К-состояния образуют наиболее жёсткую (коротковолновую) K-серию. Аналогично образуются L-, М-, N-серии (рис. 2). Положение линий характеристич. Р. с. зависит от атомного номера элемента, составляющего мишень (см. Мозли закон).

Рис. 2. Схема К-, L-, М-уровней атома и основные линии К- и L-серий.

Каждая серия характеристич. Р. с. возбуждается при прохождении бомбардирующими частицами определённой разности потенциалов-потенциала возбуждения V_q (q - индекс возбуждаемой серии). При дальнейшем росте V интенсивность I линий этого спектра растёт пропорционально (V - V_q)², затем рост интенсивности замедляется и при V~11V_q, начинает падать.

Относительные интенсивности линий одной серии определяются вероятностями квантовых переходов и, следовательно, соответствующими отбора правилами. Кроме наиболее ярких линий дипольного электрич. излучения, в характеристич. Р. с. могут быть обнаружены линии квадрупольного и октупольного электрических излучений и линии дипольного и квадрупольного магнитных излучений.

Р. с. поглощения получают, пропуская первичное рентгеновское излучение непрерывного спектра через тонкий поглотитель. При этом распределение интенсивности по спектру изменяется - наблюдаются скачки и флуктуации поглощения, к-рые и представляют собой Р. с. поглощения. Для каждого уровня Р. с. поглощения имеют резкую низкочастотную (длинноволновую) границу v_q(hv_q=eV_q), при к-рой наблюдается первый скачок поглощения (рис. 3).

Р. с. нашли применение в рентгеновской спектроскопии, спектральном анализе рентгеновском, рентгеновском структурном анализе.

Рис. 3. Зависимость интенсивности I тормозного рентгенов ского спектра от частоты v вблизи v_q 1 - без поглотителя; 2 - после прохождения поглотителя.

Лит. см. при ст. Рентгеновские лучи.

М. А. Блохин.