9.5.Рентгеновские спектры

Различают два вида рентгеновского излучения - тормозное и характе­ристическое.

Тормозное излучение получается при не слишком больших энергиях бомбардирующих атом электронов. Это излучение обладает сплошным спектром и не зависит от материала антикатода. С увеличением энергии бом­бардирующих электронов происходит вырывание электронов из внутренних оболочек атома, появляются резкие линии характеристического излучения. Частоты этих линий зависит от природы вещества антикатода.

Рентгеновские спектры состоят из нескольких серий: К, L, М, N и О. Каждая серия содержит несколько линий α, β, γ,... Спектры разных электро­нов имеют сходный характер.

Если вырывается один из электронов К-слоя, то освободившееся место может быть занято электроном из какого-либо внешнего слоя (L, М, N и т.д.). При этом возникает К-серия. Аналогично возникают и другие серии.

Физик Мозли установил, что частоты линий рентгеновского спектра связаны с атомным номером z испускающего их элемента:

Для линии К_α:

;

Для линии К_β:

;

Для линии L_α:

,

и т.д.

В общем виде формула Мозли имеет вид:

,

или:

, (9.4)

где с и σ – константы, и выражает закон Мозли — корень квадратный из частоты является линейной функцией атомного но­мера z .

Этот закон в квантовой механике нашел следующее объяснение: линия с частотами определяемыми выражением (9.4), сов­падают с линиями, испускаемыми при переходе электрона, находящегося в поле заряда (z – σ)е, с уровня п₂ на уровень п₁, причем электрон находится под воздействием ядра, ослабленного действием окружающих ядро остальных электронов. Это экранирующее действие внутренних электронов и учитывает поправка σ. Итак, рентгеновское характеристическое излучение описывается зако­ном Мозли и возникает, когда у атома удален один внутренний электрон. В этом случае внешний электрон «спрыгивает вниз» и замещает внутренний электрон, испускается энергия в тысячи раз превышающая обычную.

78