спектры испускания и поглощения рентгеновских лучей (См.
Рентгеновские лучи)
, т. е. электромагнитного излучения в области длин волн от 10
-4 до 10
3 Å. Для исследования спектров рентгеновского излучения, получаемого, например, в рентгеновской трубке (См.
Рентгеновская трубка)
, применяют спектрометры с кристаллом-анализатором (или дифракционной решёткой) либо бескристальную аппаратуру, состоящую из детектора (сцинтилляционного, газового пропорционального или полупроводникового счётчика) и амплитудного анализатора импульсов (см.
Спектральная аппаратура рентгеновская)
. Для регистрации Р. с. применяют рентгенофотоплёнку и различные детекторы ионизирующих излучений.
Спектр излучения рентгеновской трубки представляет собой наложение тормозного и характеристического Р. с. Тормозной Р. с. возникает при торможении заряженных частиц, бомбардирующих мишень (см.
Тормозное излучение)
. Интенсивность тормозного спектра быстро растет с уменьшением массы бомбардирующих частиц и достигает значительной величины при возбуждении электронами. Тормозной Р. с. - сплошной, так как частица может потерять при тормозном излучении любую часть своей энергии. Он непрерывно распределён по всем длинам волн λ
, вплоть до коротковолновой границы λ
0 =
hc/eV (
h - Планка постоянная, с - скорость света,
е - заряд бомбардирующей частицы,
V - пройденная ею разность потенциалов). С возрастанием энергии частиц интенсивность тормозного Р. с.
I растет, а λ
0 смещается в сторону коротких волн (
рис. 1). С увеличением порядкового номера
Z атомов мишени
I также растет.
Характеристические Р. с. испускают атомы мишени, у которых при столкновении с заряженной частицей высокой энергии или фотоном первичного рентгеновского излучения с одной из внутренних оболочек (
К-, L-, М-... оболочек) вылетает электрон. Состояние атома с вакансией во внутренней оболочке (его начальное состояние) неустойчиво. Электрон одной из внешних оболочек может заполнить эту вакансию, и атом при этом переходит в конечное состояние с меньшей энергией (состояние с вакансией во внешней оболочке). Избыток энергии атом может испустить в виде фотона характеристического излучения. Поскольку энергии
E1 начального и
E2 конечного состояний атома квантованы, возникает линия Р. с. с частотой ν = (
E1 -
E2)
/h. Все возможные излучательные
Квантовые переходы атома из начального
К-состояния образуют наиболее жёсткую (коротковолновую)
К-серию. Аналогично образуются
L-, М-, N-серии (
рис. 2). Положение линий характеристического Р. с. зависит от атомного номера элемента, составляющего мишень (см.
Мозли закон)
.
Каждая серия характеристического Р. с. возбуждается при прохождении бомбардирующими частицами определённой разности потенциалов - потенциала возбуждения Vq (q - индекс возбуждаемой серии). При дальнейшем росте V интенсивность / линий этого спектра растет пропорционально (V - Vq)2 затем рост интенсивности замедляется и при V ≈ 11 Vq начинает падать.
Относительные интенсивности линий одной серии определяются вероятностями квантовых переходов и, следовательно, соответствующими
Отбора правилами
. Кроме наиболее ярких линий дипольного электрического излучения (См.
Излучение)
, в характеристические Р. с. могут быть обнаружены линии квадрупольного и октупольного электрических излучений и линии дипольного и квадрупольного магнитных излучений.
Р. с. поглощения получают, пропуская первичное рентгеновское излучение непрерывного спектра через тонкий поглотитель. При этом распределение интенсивности по спектру изменяется - наблюдаются скачки и флуктуации поглощения, которые и представляют собой Р. с. поглощения. Для каждого уровня Р. с. поглощения имеют резкую низкочастотную (длинноволновую) Границу νq (hνq = eVq), при которой наблюдается первый скачок поглощения (рис. 3).
М. А. Блохин
Рис.1. Распределение интенсивности I тормозного излучения W по длинам волн λ при различных напряжениях V на рентгеновской трубке.
Рис. 2. Схема К-, L-, М-уровней атома и основные линии К- и L-cepий.
Рис. 3. Зависимость интенсивности I тормозного рентгеновского спектра от частоты ν вблизи νq: 1 - без поглотителя; 2 - после прохождения поглотителя.