Выбор напряжения и силы тока

При увеличении напряжения на рентгеновской трубке увеличивается интенсивность как характеристического, так и сплошного спектров. При этом отношение интенсивности линий характеристического спектра к суммарной интенсивности сплошного спектра сначала возрастает, затем стабилизируется и при очень больших напряжениях уменьшается. Для структурного анализа важно так подобрать напряжение на трубке, чтобы отношение интенсивностей линий K - серии к максимальной интенсивности сплошного спектра, образующего фон рентгенограммы, было максимальным. Эксперимент показал, что это условие удовлетворяется при рабочем напряжении на трубке V = (3¸4)V₀.

Если для получения рентгенограммы используется характеристический спектр, то оптимальным является напряжение, в 3 - 4 раза превышающее потенциал возбуждения данной серии спектра. Например, для медного излучения потенциал возбуждения линий K - серии V₀ = 9 кВ. Следовательно, оптимальное напряжение на трубке V_опт = (27 ¸ 36) кВ. Потенциалы возбуждения для различных элементов приведен в таблице 1.

Таблица 1.

Потенциалы возбуждения элементов

материал анода	Cr	Fe	Co	Ni	Cu	Mo	W
потенциал возбуждения (кВ)

Аппараты для рентгеноструктурного анализа рассчитаны на напряжение до 50 - 70 кВ, поэтому для молибденового излучения оптимальным напряжением следует считать максимально возможное напряжение для данного аппарата.

Рентгеновские трубки при напряжениях, используемых в рентгеноструктурном анализе, обладают очень малым коэффициентом полезного действия (несколько десятых долей процента). Остальная доля энергии электронов превращается в тепло, которое отводится током воды, протекающей через тело анода. Но, несмотря на принудительное охлаждение, для каждого материала анода имеется предельная мощность.

Поэтому, выбрав напряжение, нужно установить такой ток через трубку, чтобы мощность, выделяемая на аноде, не превышала предельной мощности. Предельные мощности для различных трубок и различных материалов анода приведены в таблице 2.

Таблица 2.

материал анода		Cr	Fe	Co	Ni	Cu	Mo
Предельная мощность для трубок (кВт)	БСВ-2	0.4	0.5	0.5	0.5	0.7	0.8
БСВ-4	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
БСВ-22	1.2	0.6	1.2	1.2	1.2	1.2
БСВ-23	1.5	0.7	1.5	1.5	1.5	1.5
БСВ-24	2.0	1.0	1.6	1.6	2.0	2.0
БСВ-27	2.5	1.6	2.0	2.0	2.5	2.5

Если трубка работает в схеме с практически постоянным напряжением, то сила тока получается делением предельной мощности на напряжение на трубке .(..определяется как отношение предельной мощности к напряжению на трубке)

Если трубка работает в схеме с пульсирующим напряжением, то полученный результат можно разделить еще на 0.7.

b-фильтры

Характеристический спектр обычно состоит из К_b - линии и К_a1- и К_a2 - линий (очень тесный дублет). Интенсивность линии К_a (суммарной) приблизительно в 7.5 раза выше интенсивности К_b - линий. Для рентгеноструктурных исследований в подавляющем большинстве случаев используется К_a - линия. К_b - линия, давая свою систему отражений, затрудняет расшифровку рентгенограмм, особенно при анализе многофазных систем. Но от К_b - линии можно избавиться. Для этой цели перед образцом на пути падающего луча ставится селективно поглощающий фильтр.

Принцип действия b - фильтра рассмотрен на примере Cu -излучения, b - фильтром для которого является никель (Ni). Длины волн К_a- и К_b- линий для медного излучения равны 1.54 Å и 1.39 Å соответственно. Коэффициент поглощения никеля в функции длины волны имеет вид, показанный на рисунке 4.

Из рисунка видно, что линии К_a и К_b находятся по разные стороны от скачка поглощения, при этом К_a поглощается слабо, а К_b очень сильно. Если толщина никелевого фильтра составляет всего 21 мкм, то отношение интенсивностей К_a и К_b будет 1: 600, вместо 1: 7 без фильтра, т.е. К_b линия поглощается практически нацело. Аналогичным образом можно подобрать b - фильтр для любого другого излучения. При этом оказывается, что в большинстве случаев b - фильтром является элемент с порядковым номером на единицу меньше, чем порядковый номер анода рентгеновской трубки.

Рис. 5.

Дата добавления: 2017-01-13