Выбор излучения

При падении рентгеновских лучей на образец происходят процессы рассеяния и истинного поглощения. Процессы взаимодействия рентгеновских лучей с ядрами атомов очень слабы, и их можно не учитывать. В результате взаимодействия падающих лучей с электронами атомов возникают когерентное (упругое) и некогерентное (с увеличенной длиной волны) типы рассеяния. Линии рентгенограммы образуются за счет интерференции когерентных волн. Некогерентное (комптоновское) рассеяние вносит вклад в непрерывный фон рентгенограммы.

При истинном (фотоэлектрическом) поглощении энергия кванта падающих лучей расходуется на выбивание электрона с какой-либо оболочки атома исследуемого вещества и на сообщение выбитому электрону кинетической энергии. На освободившееся место переходят электроны с вышерасположенных уровней, и возникает вторичное (флуоресцентное) характеристическое излучение. Ясно, что тормозного излучения при этом не возникает. Кроме испускания вторичных рентгеновских лучей, процесс перехода атома в невозбужденное состояние может сопровождаться испусканием не фотона, а электрона. Этот безизлучательный переход называется вторичным фотоэффектом или Оже - эффектом.

Качество рентгенограммы в сильной степени зависит от выбора излучения. Одной из главных причин резкого возрастания фона на рентгенограммы при неправильно выбранном излучении является вторичное (флуоресцентное) излучение, которое возникает тогда, когда энергия характеристического излучения анода рентгеновской трубки достаточна для выбивания электрона с К - уровня исследуемого материала. Этот эффект наблюдается всегда, когда порядковый номер вещества анода на 2 - 3 и более единиц выше порядкового номера образца.

Поэтому для получения дифракционной картины следует использовать рентгеновские трубки с веществом анода, порядковый номер которого ниже, равен или, в крайнем случае, на единицу больше, чем порядковый номер самого легкого элемента в исследуемом материале.

Но из этого правила есть исключения. Алюминий, например, можно исследовать на излучениях, получаемых от анодов, не удовлетворяющих указанному правилу. Хотя на этих излучениях алюминий и будет давать сильное флуоресцентное излучение, но длина волны его настолько велика (λ = 8.34 Ǻ), что оно практически полностью поглощается тончайшими слоями воздуха. Этот же вывод относится ко всем элементам, порядковый номер которых меньше или на 1 - 2 единицы больше порядкового номера алюминия.

Приведенное выше правило не распространяется и на случай исследования веществ, на излучениях, полученных в трубках, порядковый номер анода которых намного превышает порядковый номер самого тяжелого элемента, входящего в состав образца, от которого нужно получить рентгенограмму. Например, железо, кобальт, медь и т.д. можно рентгенографировать на молибденовом излучении. Эти элементы будут давать вторичное флуоресцентное излучение, но от него легко избавиться. При получении рентгенограммы фотометодом для этого достаточно поставить перед пленкой алюминиевый фильтр (фольга толщиной 0.1 ¸ 0.5 мм), который сильно поглощает флуоресцентное излучение, но слабо поглощает рентгеновские лучи молибдена. В случае регистрации дифракционной картины на дифрактометре флуоресцентное излучение устраняется либо выбором окна дифференциального дискриминатора, либо установкой кристалла-монохроматор в отраженных лучах.

Дата добавления: 2017-01-13