Получение рентгеновских лучей

ВЫБОР УСЛОВИЙ получения дифракционной картины

Методические указания

к лабораторным работам по физическому практикуму

для студентов III курса

"физико-технического факультета"

Петрозаводск 2001

Рентгеновское излучение - это электромагнитные волны, длины которых лежат в интервале от ультрафиолета до гамма - лучей.

Для рентгеноструктурного анализа используется рентгеновское излучение с длинами волн от долей ангстрема (1 Å = 10^-8 см) до нескольких ангстрем.

В структурном анализе и в медицине основными источниками рентгеновских лучей служат рентгеновские трубки, представляющие собой вакууммированный стеклянный сосуд (давление газа в трубке менее 10^-6 мм рт. ст.) с двумя впаянными металлическими электродами (катод и анод). Катод в разогретом состоянии является источником свободных электронов. Рабочий участок анода рентгеновской трубки представляет собой металлическое зеркало, изготовленное из различных металлов: Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Rh или Ag.

В электрическом поле катод - анод (V = 30 - 60 кВ) электроны движутся к аноду со скоростью, соизмеримой со скоростью света. В результате процессов торможения и взаимодействия электронов с веществом анода с его поверхности распространяется излучение, характер которого изменяется в зависимости от конструкции трубки и режима ее работы.

Следует заметить, что при соударении электронов с веществом анода в энергию рентгеновского излучения переходит лишь очень небольшая часть энергии электронов. Если обозначить через e отношение энергии электронов к энергии испускаемого пучка рентгеновских лучей, то e = 1.1 × 10^-6×Z×V, где Z - атомный номер анода, V - напряжение на рентгеновской трубке в киловольтах (кВ). Для трубки с вольфрамовым анодом при V = 100 кВ e = 0,008 = 0,8%, следовательно, почти вся энергия потока электронов превращается в тепло, расходуясь на разогрев анода. Вследствие этого конструкция рентгеновских трубок обязательно предусматривает охлаждение анода проточной водой. На рисунке 1 приведена схема рентгеновской трубки для структурного анализа.

Рис. 1. Схема рентгеновской трубки для структурного анализа: 1 - металлический стакан анода (обычно заземляется); 2 - бериллиевые окна для выхода рентгеновского излучения; 3 - термоэмиссионный катод; 4 - стеклянная колба; 5 - выводы катода, к которым подводится напряжение накала, а также высокое (относительно анода) напряжение; 6 - электростатическая система фокусировки электронов; 7 - анод; 8 - патрубки для подсоединения системы охлаждения.

Дата добавления: 2017-01-13