к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Рентгеновские спектры

Рентгеновские спектры - спектры испускания (эмиссионные Рентгеновские спектры) и поглощения (абсорбционные Р. с.) рентгеновского излучения. В зависимости от механизма возбуждения рентг. излучения, от излучающей системы Рентгеновские спектры могут быть непрерывными или линейчатыми. Линейчатый Р. с. испускают атомы и ионы после ионизации их внутр. оболочек при последующем заполнении образовавшихся вакансий; такой Рентгеновский спектр наз. характеристическим, т. к. однозначно характеризует излучаемый атом. Непрерывным является тормозной Рентгеновские спектры (см. Тормозное излучение ),спектр синхротронного излучения или ондуля торного излучения в рентг. диапазоне. Чаще всего исследуют Р. с. твёрдых тел, возбуждаемые рентгеновской трубкой. Большой интерес представляет изучение Р. с. многозарядных ионов и плазмы. Для получения и исследования Р. с. применяют спектрометры 2 типов: спектрометры с диспергирующим элементом - кристаллом-анализатором или дифракц. решёткой (т. н. волновая дисперсия) и спектрометры на основе пропорц. детектора и амплитудного анализатора импульсов (т. н. энергетич. дисперсия; см. Рентгеновская спектральная аппаратура).

Спектр излучения рентг. трубки - первичного рентг. излучения - является наложением характеристического Р. с. на тормозной. Исследуемое вещество в этом случае служит анодом трубки. Характеристич. излучение атомов анода возбуждается при ионизации их внутр. оболочек электронным пучком, тормозное излучение - при торможении электронов в веществе анода. Характеристич. Рентгеновские спектры получаются также при возбуждении флуоресценции в рентг. диапазоне вещества первичным рентг. излучением.

Характеристические рентгеновские спектры состоят из спектральных серий (К, L, M, N, О), все линии каждой из к-рых объединены общим начальным уровнем ионизации; уровни энергии, с к-рых происходит квантовый переход при заполнении образовавшейся вакансии для линий одной серии различны. Вероятность излучат. переходов разл. мультипольности, а следовательно, и интенсивность соответствующих спектральных линий определяются различными отбора правилами .Переходы для наиб. ярких линий К- и L-серий, а также обозначения этих линий приведены на рис. 1. Линии одной серии элементов образуют одинаковые группы дублетов, что позволило дать им одинаковые для всех ат. номеров Z обозначения греческими или латинскими буквами. Зависимость спектрального положения одноимённых линий от Z определяется Мозли законом.

С возрастанием напряжения V на рентг. трубке в Р. с. появляются одновременно все линии q-серии, когда V превысит потенциал Vq возбуждения нижнего общего для них уровня энергии (g-серия - одна из К-, L-, М-, ...серий). С дальнейшим повышением- V электроны проникают глубже в анод, всё большее число атомов возбуждается и испускает излучение q-сетрии: интенсивность Iq линий растёт. Для напряжений Vq < V < 3Vq интенсивность g-линий Iq ~ (V - Vq)2. С дальнейшим ростом V рентг. излучение частично поглощается атомами анода при выходе из него, рост Iq замедляется. При8004-7.jpg с дальнейшим повышением F интенсивность iq уменьшается, т. к. большинство возбуждённых атомов располагается так глубоко в аноде, что их излучение поглощается в нём.

8004-6.jpg

Рис. 1. Схема К-, L- и М-уровней энергии атома и основные линии K- и L-серий; n, l, j - главное, орбитальное и внутреннее квантовые числа уровней энергий к, L1, L2 и др.

При возбуждении первичным излучением флуоресценции в рентг. диапазоне длин волн (см. Люминесценция)интенсивность линий флуоресценции зависит от энергии8004-8.jpg фотонов первичного излучения. Если w < wq, где wq - частота порога возбуждения 9-серии, то Iq = 0. При w = wq появляется вся q-серия флуоресцентного излучения, но с дальнейшим возрастанием w > wq интенсивность Iq быстро падает. Поэтому для возбуждения флуоресцентного излучения для анода используют вещество, яркие линии характеристич. спектра к-рого расположены со стороны частот w > wq и как можно ближе к wq. Для возбуждения флуоресцентного излучения q-серии данного элемента можно также использовать тормозное излучение анода рентг. трубки из атомов элементов с возможно большим Z.

Интенсивность характеристич. спектра (как первичного, так и флуоресцентного) зависит от вероятности рr излучат. перехода атома с вакансией на q-уровне, к-рая определяется суммарной вероятностью испускания фотонов при заполнении данной вакансии электроном каждого из вышерасположенных уровней. Однако с вероятностью рA та же вакансия может заполняться электроном безызлучательно в результате оже-зффекта. Для K-серии средних и тяжёлых элементов рr > рA, для лёгких элементов рr < рA. Для остальных серий всех элементов8004-9.jpg . Отношение f = Рr/(Рr + РA)наз. выходом характеристич. излучения.

Кроме линий характеристич. излучения, появляющихся после однократной ионизации атома, в спектре обнаруживаются и более слабые линии, возникающие при двукратной (или даже многократной) ионизации атома, когда на разных его оболочках одноврем. образуются 2 (или более) вакансии. Если, напр., в атоме образовалась лишь одна вакансия в K-оболочке и она заполняется электроном L2,3-оболочки, то атом испускает дублет8004-10.jpg . Если кроме вакансии в K-оболочке в атоме образовалась ещё одна вакансия в L2,3-оболочке, к-рая сохраняется при переходе атома из начального состояния двукратной ионизации KL2,3 в конечное состояние также двукратной ионизации' L2,3L2,3, то атом испускает излучение с энергией, немного превышающей энергию дублета8004-11.jpg : в спектре появляется дублет8004-12.jpg, называемый сателлитом осн. дублета8004-13.jpg.В результате процессов, связанных с начальной двукратной (или многократной) ионизацией атома, в Р. с. появляются многочисл. сателлиты - спутники осн. линий однократной ионизации атома. Интенсивность сателлитов в десятки или сотни раз слабее интенсивности осн. линии, однако при бомбардировке атомов тяжёлыми ионами высокой энергии вероятность многократной ионизации атома превосходит вероятность его однократной ионизации и интенсивность осн. линии оказывается значительно меньше интенсивности сателлитов.

Тормозной рентгеновский спектр. Тормозное излучение рентг. трубки возникает при рассеянии электронов на электростатич. поле атома. Потеря энергии электрона на излучение при этом носит квантовый характер и сопровождается испусканием фотона с энергией8004-14.jpg к-рая не может превосходить кинетич. энергию8004-15.jpg электрона:8004-16.jpg . Частота w0, соответствующая равенству8004-17.jpg, наз. квантовой границей тормозного спектра. Длина волны8004-18.jpg (также называемая границей тормозного спектра) зависит от напряжения V на рентг. трубке:
8004-19.jpg (8004-20.jpg - в нм, V - в кВ). При8004-21.jpg интенсивность тормозного излучения Iт = 0. С ростом8004-22.jpg от8004-23.jpg до8004-24.jpg =8004-25.jpg интенсивность Iт возрастает, а затем падает, т. к. возрастает поглощение тормозного излучения веществом анода, т. е. возбуждение его K-серии (рис. 2).
8004-26.jpg

Рис. 2. Спектральное распределение интенсивности IТ тормозного излучения рентгеновской трубки по длинам волн8004-27.jpg - квантовая граница спектра,8004-28.jpg - длина волны излучения при максимальной интенсивности,8004-29.jpg-квантовая граница возбуждения К-серии атома анода.

Интенсивность Iт скачкообразно возрастает при значении8004-30.jpg, большем значения8004-31.jpg (см. ниже). В области больших8004-32.jpg становится существенным поглощение излучения «окном» рентг. трубки (атомами Be), вследствие чего при8004-33.jpg нм интенсивность рентг. излучения практически равна нулю. С возрастанием напряжения V на рентг. трубке8004-34.jpg сдвигаются в сторону меньших8004-35.jpg

Спектр поглощения получают, пропуская тормозное излучение рентг. трубки или синхротронное излучение через тонкий поглотитель. При энергиях фотонов8004-36.jpg (8004-37.jpg - энергия ионизации Я-уровня атомов поглотителя) из атома в результате фотоэффекта могут быть вырваны электроны с любого из уровней энергии атома, т. е. в процессе поглощения участвуют электроны всех оболочек атома. При8004-38.jpg электроны Я-оболочки не вырываются излучением и в процессе поглощения участвуют лишь электроны всех остальных оболочек, начиная с L-оболочки. Поэтому при8004-39.jpg наблюдается скачок поглощения SK. Б этой точке спектра поглощение резко уменьшается и интенсивность рентг. излучения, прошедшего через поглотитель, скачком возрастает. Скачок поглощения SK изменяется с ат. номером Z элементов от 35 для самых лёгких элементов до 5 для самых тяжёлых. Аналогичные скачки поглощения наблюдаются и при переходе через энергии8004-40.jpg остальных q-уровней атома. Поскольку каждой энергии8004-41.jpg соответствует свой скачок поглощения, эти энергии наз. краями поглощения q-уровней. Каждый край поглощения определяет вместе с тем и квантовую границу возбуждения соответствующей спектральной серии эмиссионного Р. с.

Интенсивность рентг. излучения, прошедшего через поглотитель с поверхностной плотностью т (в г/см2), определяется ф-лой8004-42.jpg , где I0 - интенсивность излучения до поглощения,8004-43.jpg - массовый коэф. поглощения (в см2/г). В пределах между двумя соседними краями поглощения8004-44.jpg растёт8004-45.jpg. Зависимость8004-46.jpg во всём интервале8004-47.jpg представляет спектр поглощения. С коротковолновой стороны от каждого края поглощения величина т претерпевает флуктуации, к-рые несут информацию о структуре вещества и изучаются методами рентгеновской спектроскопии.

Для осуществления излучат. перехода в атоме после возникновения вакансии на его внутр. оболочке необходимо, чтобы на более удалённой оболочке был хотя бы один электрон. Так, после образования вакансии в K-оболочке фотон линии8004-48.jpg испускается при переходе8004-49.jpg. У свободных атомов с возрастанием Z первый электрон в оболочке L2,3 появляется только у В (Z = 5). Однако взаимодействие атомов в твёрдом теле изменяет распределение электронов по оболочкам атома и линия8004-50.jpg наблюдается уже у Li (Z = 3).

Особый интерес представляет эмиссионный переход атома при заполнении внутр. вакансии электроном валентной оболочки атома, если она заполнена частично, т. е. когда в ней имеются вакансии. Так, при наличии вакансии на K-уровне, заполняемой электронами с валентного M4,5-уровня, K-электрон в процессе поглощения может быть заброшен на вакансию M4,5-уровня, а один из электронов этого же уровня заполняет К-вакансию, т. е. абсорбционный и эмиссионный переходы взаимно обратны, и энергия поглощаемого фотона равна энергии испускаемого фотона (линия8004-51.jpg). С возрастанием Z оболочка M4,5 полностью заполняется и поглощение возможно лишь при забрасывании К-электрона в более удалённую оболочку, где имеются вакансии. Т. о., при возрастании Z атом, у к-рого впервые энергия поглощаемого фотона (края поглощения) превысит энергию фотона8004-52.jpg-линии, имеет заполненную M4,5-оболочку. Если для свободных атомов эта оболочка впервые заполняется у Сu (Z = 29), то в твёрдом теле такое заполнение происходит только у Ge (Z = 32). Т. о., Р. с. позволяют получить полную картину заполнения электронных оболочек атома в твёрдых телах при возрастании Z.

Р. с. нашли применение в рентгеноспектральном анализе, в рентг. спектроскопии, рентгеновском структурном анализе, а также при исследовании распределения по уровням энергии электронов в атомах твёрдого тела.

Литература по рентгеновским спектрам

  1. XараджаФ., Общий курс рентгенотехники, 3 изд., М.-Л., 1966;
  2. Блохин М. А., Физика рентгеновских Лучей, 2 изд., М., 1957;
  3. его же, Методы рентгеноспектральных исследований, М., 1959;
  4. Рентгеновские лучи, пер. с нем. и англ., М., 1960;
  5. Миркин Л. И., Рентгеноструктурный анализ. Справочное руководство, М., 1976;
  6. Рентгенотехника. Справочник, под ред. В. В. Клюева, кн. 1-2, М., 1980;
  7. Блохин М. А., Швейцер И. Г., Рентгеноспектральный справочник, М., 1982;
  8. Рентгеновская оптика и микроскопия, под ред. Г. Шмаля, Д. Рудольфа, пер. с англ., М., 1987.

М. А. Блохин

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 01.10.2019 - 05:20: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
30.09.2019 - 12:51: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Дэйвида Дюка - Карим_Хайдаров.
30.09.2019 - 11:53: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 19:30: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 09:21: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 07:41: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Михаила Делягина - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 17:35: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Пешехонова - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 16:35: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 08:33: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от О.Н. Четвериковой - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 06:29: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
24.09.2019 - 03:34: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
24.09.2019 - 03:32: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> "Зенит"ы с "Протон"ами будут падать - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution