Рентгеновские лучи Рентгеновские лучи – электромагнитное излучение с длинами волн 10–4 – 10 А (10–5 – 1 нм).

Рентгеновская фотография руки своей жены, сделанная В. К. Рентгеном.

Открытие рентгеновских лучей Открыты в 1895 г. Вильгельмом Конрадом Рентгеном. Катодолучевая трубка, которую Рентген использовал в своих экспериментах, была разработана Й. Хитторфом и В. Круксом. М.Лауэ предположил: 1.что рентгеновские лучи являются таким же электромагнитным излучением, как лучи видимого света, но с меньшей длиной волны и к ним применимы все законы оптики; 2.что рентгеновские лучи имеют длину волны, близкую к расстоянию между отдельными атомами в кристаллах, т.е. атомы в кристалле создают дифракционную решетку для рентгеновских лучей. 3.возможна дифракция.

Получение Рентгеновские лучи возникают при сильном ускорении заряженных частиц либо при высокоэнергетичных переходах в электронных оболочках атомов или молекул. В процессе ускорения-торможения лишь около 1% кинетической энергии электрона идёт на рентгеновское излучение, 99 % энергии превращается в тепло. Рентгеновское излучение можно получать также и на ускорителях заряженных частиц. Синхротронное излучение возникает при отклонении пучка частиц в магнитном поле, в результате чего они испытывают ускорение в направлении, перпендикулярном их движению.

Схематическое изображение рентгеновской трубки

Свойства рентгеновских лучей Источник - рентгеновская трубка, в которой есть два электрода – катод и анод. Вследствие высокой интенсивности и узкого интервала длин волн характеристическое рентгеновское излучение является основным типом излучения, используемым в научных исследованиях и при технологическом контроле. Источниками рентгеновского излучения могут быть радиоактивные изотопы. Синхротронное рентгеновское излучение получают в ускорителях электронов, длина волны этого излучения значительно превышает получаемую в рентгеновских трубках (мягкое рентгеновское излучение), интенсивность его на несколько порядков выше интенсивности излучения рентгеновских трубок. Природные источники рентгеновского излучения - радиоактивные примеси, обнаруженные во многих минералах, рентгеновское излучение космических объектов.

Зависимость интенсивности рентгеновского излучения от длины волны для различных материалов анодов рентгеновских трубок

Дифракция рентгеновских лучей Дифракция рентгеновских лучей - явление, возникающее при упругом рассеянии рентгеновского излучения в кристаллах, аморфных телах, жидкостях или газах и состоящее в появлении отклонённых лучей, распространяющихся под определёнными углами к первичному пучку. Дифракционная картина может быть зафиксирована на фотоплёнке; её вид зависит от структуры объекта и метода. Д.Р.Л. впервые была экспериментально обнаружена на кристаллах физиками М.Лауэ, В.Фридрихом и П.Книппингом в 1912 и явилась доказательством волновой природы рентгеновских лучей. Наиболее чётко Д.Р.Л. выражена на кристаллах.

Направление Д. max удовлетворяет условиям Лауэ: 1.а, b, с периоды кристаллической решётки по трём её осям; 2.a0, b0, g0 углы, образуемые падающим; 3.a, b, g углы, образуемые рассеянным лучом с осями кристалла; 4.h, k, l целые числа (индексы Миллера).

Интенсивность дифрагированного луча определяется атомными факторами, которые зависят от электронной плотности атомов, расположением атомов в ячейке, а также интенсивностью тепловых колебаний атомов кристаллической решётки. Также влияют размеры и форма объекта, степень совершенства кристалла и др. характеристики. Зависимость величины и пространственного распределения интенсивности рассеянного рентгеновского излучения от структуры и др. характеристик объекта легла в основу рентгеновского структурного анализа и рентгенографии материалов. Д.Р.Л. на кристаллах даёт возможность определять длину волны рентгеновского излучения. Д.Р.Л. на аморфных твёрдых телах, жидкостях и газах позволяет оценивать средние расстояния между молекулами или расстояния между атомами в молекуле и определять распределение плотности вещества.

Рентгеновские спектры Рентгеновские спектры - спектры испускания (эмиссионные) и поглощения (абсорбционные) рентгеновского излучения. Могут быть непрерывными или линейчатыми. 1.линейчатый - испускает атомы и ионы после ионизации их внутренних оболочек при последующем заполнении образовавшихся вакансий (др. – характеристический), 2.непрерывным является тормозной Р.С., спектр синхротронного излучения или излучения в рентгеновском диапазоне Большой интерес представляет изучение Р.С. многозарядных ионов и плазмы. Спектрометры 2 типов: спектрометры с диспергирующим элементом и спектрометры на основе детектора и амплитудного анализатора импульсов.

Применение рентгеновских лучей При помощи рентгеновских лучей можно «просветить» человеческое тело. Выявление дефектов в изделиях (рельсах, сварочных швах и т. д.) с помощью рентгеновского излучения называется рентгеновской дефектоскопией. В материаловедении, кристаллографии, химии и биохимии рентгеновские лучи используются для выяснения структуры веществ на атомном уровне при помощи дифракционного рассеяния рентгеновского излучения (рентгеноструктурный анализ). При помощи рентгеновских лучей может быть определён химический состав вещества. В электронно-лучевом микрозонде анализируемое вещество облучается электронами, при этом атомы ионизируются и излучают характеристическое рентгеновское излучение. Этот аналитический метод называется рентгенофлуоресцентным анализом. В аэропортах активно применяются рентгенотелевизионные интроскопы.