Тема 1 Квантовые свойства электромагнитного излучения (стр. 25 )

Линии характеристического рентгеновского спектра можно объединить в серии. Если при этом электрон выбит из -оболочки (), то в рентгеновском спектре испускания наблюдается -серия, из -оболочки - -серия и т.д.

Для - линий (для них  = 1, ) формулу Мозли (8.5) можно представить в виде:

или , (8.8)

где 10973731,534(13) м-1  м-1,  с-1.

Энергия фотона  - линии рентгеновского излучения

, (8.9)

где  - энергия ионизации атома водорода.

Линии испускания в рентгеновских спектрах возникают в результате переходов между рентгеновскими уровнями с учетом обычных правил отбора:

, , , (8.10)

где  - полное орбитальное,  - полное внутреннее квантовые числа, через которые вычисляются соответственно полный орбитальный и полный момент атома. Рентгеновские спектры поглощения (на рисунке 8.2  - коэффициент поглощения) состоят из нескольких полос с резким длинноволновым краем.

Рентгеновские спектры поглощения и спектры испускания не обладают подобием (иначе говоря, отсутствует обратимость спектров излучения и поглощения).

Интенсивность  рентгеновского излучения, прошедшего слой вещества толщиной , определяется соотношением

, (8.11)

Где  - интенсивность рентгеновского излучения, вошедшего в вещество. Линейный коэффициент ослабления  представляет собой относительное ослабление интенсивности в слое единичной толщины:

. (8.12)

Коэффициент ослабления равен сумме коэффициента поглощения  и коэффициента рассеяния : . Каждый из них измеряется в м-1.

Так как коэффициент  пропорционален плотности вещества , то удобно ввести массовые коэффициенты ослабления, поглощения, рассеяния:

; ; . (8.13)

Эти величины измеряются в м2/кг.

В теоретических расчетах удобно пользоваться атомными коэффициентами ослабления, поглощения и рассеяния соответственно:

; ; , (8.14)

где А – атомная масса,  - число Авогадро,  - масса атома. Атомные коэффициенты, определяемые по (8.15) измеряются в м2, поэтому их называют поперечными сечениями атома по отношению к ослаблению, поглощению, рассеянию соответственно.

Для атомного коэффициента поглощения достаточно точно выполняется эмпирически установленное соотношение

, (8.15)

где С - постоянная, скачкообразно изменяющаяся при переходе через край поглощения.

Слоем половинного ослабления называется слой толщина  которого такова, что интенсивность проходящего через него излучения уменьшается в два раза:

. (8.16)

Рентгеновское излучение производит сильное фотографическое действие, возбуждает люминесценцию ряда веществ, способно ионизировать атомы. Именно на использовании этих свойств основано обнаружение и измерение интенсивности рентгеновского излучения.

Доза излучения (поглощенная доза излучения)

, (8.17)

где  - энергия ионизирующего излучения, поглощенная в элементе объема облучаемого вещества,  - масса вещества, содержащегося в этом элементе объема. Измеряется доза излучения в Дж/кг.

Мощность дозы излучения (мощность поглощенной дозы излучения)

, (8.18)

где  - время, в течение которого объектом облучения была поглощена доза излучения . Мощность дозы излучения выражается в Дж/(кг.с).

Экспозиционная доза излучения (экспозиционная доза рентгеновского излучения) равна отношению суммы электрических зарядов  всех ионов одного знака, созданных электронами, освобожденными в облученном воздухе при условии полного использования ионизирующей способности электронов, к массе  этого воздуха:

. (8.19)

Единица измерения экспозиционной дозы – кулон на килограмм (Кл/кг).

Мощность экспозиционной дозы фотонного излучения  равна отношению экспозиционной дозы  фотонного излучения к интервалу времени , за которое получена эта доза:

. (8.20)

При дифракции рентгеновского излучения длиной волны  на кристаллах направления, соответствующие дифракционным максимумам -го порядка, определяются по формуле Вульфа-Брэгга:

, (8.21)

где  - постоянная кристаллической решетки,  - угол между пучком рентгеновского излучения и поверхностью кристалла (угол скольжения).

 

Вопросы для самоконтроля

30  Что называется характеристическим рентгеновским излучением атома?

31  Каков механизм возникновения характеристического рентгеновского излучения?

32  В чём состоит закон Мозли?

33  Какова структура атомных рентгеновских спектров поглощения?

34  Запишите и прокомментируйте закон ослабления рентгеновского излучения веществом.

 

Задачи