04.Promieniowanie rentgenowskie

Promieniowanie rentgenowskie
Promieniowanie rentgenowskie
Promieniowanie rentgenowskie jest wytwarzane w lampie rentgenowskiej, która
jest bańką szklaną, w którą wmontowano dwie elektrody, z których anoda, zwana
antykatodą, wykonana jest np. z wolframu i ma kształt umożliwiający wydostanie
się promieniowania na zewnątrz.
Promieniowanie rentgenowskie
Promieniowanie rentgenowskie jest wytwarzane w lampie rentgenowskiej, która
jest bańką szklaną, w którą wmontowano dwie elektrody, z których anoda, zwana
antykatodą, wykonana jest np. z wolframu i ma kształt umożliwiający wydostanie
się promieniowania na zewnątrz.
Znajdujące się w wewnątrz elektrony (resztki gazu lub wydostające się z katody)
są przyspieszane do antykatody napięciem kilkudziesięciu tysięcy woltów.
Promieniowanie rentgenowskie
Promieniowanie rentgenowskie jest wytwarzane w lampie rentgenowskiej, która
jest bańką szklaną, w którą wmontowano dwie elektrody, z których anoda, zwana
antykatodą, wykonana jest np. z wolframu i ma kształt umożliwiający wydostanie
się promieniowania na zewnątrz.
Znajdujące się w wewnątrz elektrony (resztki gazu lub wydostające się z katody)
są przyspieszane do antykatody napięciem kilkudziesięciu tysięcy woltów.
Część z elektronów wnika do wnętrza atomów antykatody. Energie, jakie
posiadają, mają wartości umożliwiające przejścia elektronów między
wewnętrznymi powłokami atomów antykatody. Następuje emisja spontaniczna a
energia wysyłanych wtedy fotonów jest z zakresu promieniowania
rentgenowskiego. W promieniowaniu rentgenowskim występują więc linie
charakterystyczne dla materiału antykatody. Tworzą one tzw. widmo
charakterystyczne.
Promieniowanie rentgenowskie
Promieniowanie rentgenowskie jest wytwarzane w lampie rentgenowskiej, która
jest bańką szklaną, w którą wmontowano dwie elektrody, z których anoda, zwana
antykatodą, wykonana jest np. z wolframu i ma kształt umożliwiający wydostanie
się promieniowania na zewnątrz.
Znajdujące się w wewnątrz elektrony (resztki gazu lub wydostające się z katody)
są przyspieszane do antykatody napięciem kilkudziesięciu tysięcy woltów.
Część z elektronów wnika do wnętrza atomów antykatody. Energie, jakie
posiadają, mają wartości umożliwiające przejścia elektronów między
wewnętrznymi powłokami atomów antykatody. Następuje emisja spontaniczna a
energia wysyłanych wtedy fotonów jest z zakresu promieniowania
rentgenowskiego. W promieniowaniu rentgenowskim występują więc linie
charakterystyczne dla materiału antykatody. Tworzą one tzw. widmo
charakterystyczne.
Część rozpędzonych elektronów wnika do antykatody nie wnikając do wnętrza atomów (nie powodują emisji
spontanicznej) hamuje w najróżniejszy sposób tracąc najróżniejsze energie. Daje wtedy widmo ciągłe.
Promieniowanie wtedy powstające zwane jest promieniowaniem hamowania.
Promieniowanie rentgenowskie
Promieniowanie rentgenowskie jest wytwarzane w lampie rentgenowskiej, która
jest bańką szklaną, w którą wmontowano dwie elektrody, z których anoda, zwana
antykatodą, wykonana jest np. z wolframu i ma kształt umożliwiający wydostanie
się promieniowania na zewnątrz.
Znajdujące się w wewnątrz elektrony (resztki gazu lub wydostające się z katody)
są przyspieszane do antykatody napięciem kilkudziesięciu tysięcy woltów.
Część z elektronów wnika do wnętrza atomów antykatody. Energie, jakie
posiadają, mają wartości umożliwiające przejścia elektronów między
wewnętrznymi powłokami atomów antykatody. Następuje emisja spontaniczna a
energia wysyłanych wtedy fotonów jest z zakresu promieniowania
rentgenowskiego. W promieniowaniu rentgenowskim występują więc linie
charakterystyczne dla materiału antykatody. Tworzą one tzw. widmo
charakterystyczne.
Część rozpędzonych elektronów wnika do antykatody nie wnikając do wnętrza atomów (nie powodują emisji
spontanicznej) hamuje w najróżniejszy sposób tracąc najróżniejsze energie. Daje wtedy widmo ciągłe.
Promieniowanie wtedy powstające zwane jest promieniowaniem hamowania.
W promieniowaniu hamowania nie będzie fotonów o energiach większych niż energia hamujących elektronów:
h max  h
c
 eU
 min
Promieniowanie rentgenowskie
Promieniowanie rentgenowskie jest wytwarzane w lampie rentgenowskiej, która
jest bańką szklaną, w którą wmontowano dwie elektrody, z których anoda, zwana
antykatodą, wykonana jest np. z wolframu i ma kształt umożliwiający wydostanie
się promieniowania na zewnątrz.
Znajdujące się w wewnątrz elektrony (resztki gazu lub wydostające się z katody)
są przyspieszane do antykatody napięciem kilkudziesięciu tysięcy woltów.
Część z elektronów wnika do wnętrza atomów antykatody. Energie, jakie
posiadają, mają wartości umożliwiające przejścia elektronów między
wewnętrznymi powłokami atomów antykatody. Następuje emisja spontaniczna a
energia wysyłanych wtedy fotonów jest z zakresu promieniowania
rentgenowskiego. W promieniowaniu rentgenowskim występują więc linie
charakterystyczne dla materiału antykatody. Tworzą one tzw. widmo
charakterystyczne.
Część rozpędzonych elektronów wnika do antykatody nie wnikając do wnętrza atomów (nie powodują emisji
spontanicznej) hamuje w najróżniejszy sposób tracąc najróżniejsze energie. Daje wtedy widmo ciągłe.
Promieniowanie wtedy powstające zwane jest promieniowaniem hamowania.
W promieniowaniu hamowania nie będzie fotonów o energiach większych niż energia hamujących elektronów:
h max  h
c
 eU
 min
czyli:
λ
min

hc
eU
Promieniowanie rentgenowskie
Promieniowanie rentgenowskie jest wytwarzane w lampie rentgenowskiej, która
jest bańką szklaną, w którą wmontowano dwie elektrody, z których anoda, zwana
antykatodą, wykonana jest np. z wolframu i ma kształt umożliwiający wydostanie
się promieniowania na zewnątrz.
Znajdujące się w wewnątrz elektrony (resztki gazu lub wydostające się z katody)
są przyspieszane do antykatody napięciem kilkudziesięciu tysięcy woltów.
Część z elektronów wnika do wnętrza atomów antykatody. Energie, jakie
posiadają, mają wartości umożliwiające przejścia elektronów między
wewnętrznymi powłokami atomów antykatody. Następuje emisja spontaniczna a
energia wysyłanych wtedy fotonów jest z zakresu promieniowania
rentgenowskiego. W promieniowaniu rentgenowskim występują więc linie
charakterystyczne dla materiału antykatody. Tworzą one tzw. widmo
charakterystyczne.
Część rozpędzonych elektronów wnika do antykatody nie wnikając do wnętrza atomów (nie powodują emisji
spontanicznej) hamuje w najróżniejszy sposób tracąc najróżniejsze energie. Daje wtedy widmo ciągłe.
Promieniowanie wtedy powstające zwane jest promieniowaniem hamowania.
W promieniowaniu hamowania nie będzie fotonów o energiach większych niż energia hamujących elektronów:
h max  h
c
 eU
 min
czyli:
λ
min

hc
eU
Z tego wynika, że promieniowanie hamowania ma tzw. krótkofalową granicę max. Od strony fal krótkich kończy
się gwałtownie, a od strony fal długich przechodzi w inne rodzaje promieniowania (dłuższe).
Promieniowanie rentgenowskie
Promieniowanie rentgenowskie jest wytwarzane w lampie rentgenowskiej, która
jest bańką szklaną, w którą wmontowano dwie elektrody, z których anoda, zwana
antykatodą, wykonana jest np. z wolframu i ma kształt umożliwiający wydostanie
się promieniowania na zewnątrz.
Znajdujące się w wewnątrz elektrony (resztki gazu lub wydostające się z katody)
są przyspieszane do antykatody napięciem kilkudziesięciu tysięcy woltów.
Część z elektronów wnika do wnętrza atomów antykatody. Energie, jakie
posiadają, mają wartości umożliwiające przejścia elektronów między
wewnętrznymi powłokami atomów antykatody. Następuje emisja spontaniczna a
energia wysyłanych wtedy fotonów jest z zakresu promieniowania
rentgenowskiego. W promieniowaniu rentgenowskim występują więc linie
charakterystyczne dla materiału antykatody. Tworzą one tzw. widmo
charakterystyczne.
Część rozpędzonych elektronów wnika do antykatody nie wnikając do wnętrza atomów (nie powodują emisji
spontanicznej) hamuje w najróżniejszy sposób tracąc najróżniejsze energie. Daje wtedy widmo ciągłe.
Promieniowanie wtedy powstające zwane jest promieniowaniem hamowania.
W promieniowaniu hamowania nie będzie fotonów o energiach większych niż energia hamujących elektronów:
h max  h
c
 eU
 min
czyli:
 min 
eU
h
Z tego wynika, że promieniowanie hamowania ma tzw. krótkofalową granicę max. Od strony fal krótkich kończy
się gwałtownie, a od strony fal długich przechodzi w inne rodzaje promieniowania (dłuższe).
Promieniowanie rentgenowskie (zwane również promieniowaniem X) ma długości z przedziału:
<0,01nm – 10nm>
Dyfrakcja promieni Roentgena
Dyfrakcja światła na dwóch siatkach dyfrakcyjnych.
Dyfrakcja promieni Roentgena
Dyfrakcja światła na dwóch siatkach dyfrakcyjnych.
Jeśli skrzyżujemy dwie siatki dyfrakcyjne to obraz interferencyjny dla światła na ekranie ma postać jak na rysunku.
Dyfrakcja promieni Roentgena
Dyfrakcja światła na dwóch siatkach dyfrakcyjnych.
Jeśli skrzyżujemy dwie siatki dyfrakcyjne to obraz interferencyjny dla światła na ekranie ma postać jak na rysunku.
Dzieje się tak dlatego, że:
- dla jednej siatki jest spełniony warunek wzmocnienia: n = dsinan,
- i dla drugiej:
m = dsinbn.
Dyfrakcja promieni Roentgena
Dyfrakcja światła na dwóch siatkach dyfrakcyjnych.
Jeśli skrzyżujemy dwie siatki dyfrakcyjne to obraz interferencyjny dla światła na ekranie ma postać jak na rysunku.
Dzieje się tak dlatego, że:
- dla jednej siatki jest spełniony warunek wzmocnienia: n = dsinan,
- i dla drugiej:
m = dsinbn.
Po skrzyżowaniu siatek oba warunki muszą być spełnione jednocześnie, co prowadzi do obrazu jak na rysunku.
Dyfrakcja promieni Roentgena
Siatka dyfrakcyjna dla promieni Roentgena.
Na żadnej z siatek dyfrakcyjnych wykonanych dla światła widzialnego dyfrakcja promieni Roentgena nie
zachodzi. Dzieje się tak dlatego, że długość fali tych promieni (r = <0,01 nm – 10 nm>) jest krótsza niż światła
(ś = <360 nm – 720 nm>), a
Dyfrakcja promieni Roentgena
Siatka dyfrakcyjna dla promieni Roentgena.
Na żadnej z siatek dyfrakcyjnych wykonanych dla światła widzialnego dyfrakcja promieni Roentgena nie
zachodzi. Dzieje się tak dlatego, że długość fali tych promieni (r = <0,01 nm – 10 nm>) jest krótsza niż światła
(ś = <360 nm – 720 nm>), a
warunkiem zajścia interferencji jest by rozmiary szczeliny były mniejsze
niż długość fali światła, które ma ulec interferencji.
Dyfrakcja promieni Roentgena
Siatka dyfrakcyjna dla promieni Roentgena.
Na żadnej z siatek dyfrakcyjnych wykonanych dla światła widzialnego dyfrakcja promieni Roentgena nie
zachodzi. Dzieje się tak dlatego, że długość fali tych promieni (r = <0,01 nm – 10 nm>) jest krótsza niż światła
(ś = <360 nm – 720 nm>), a
warunkiem zajścia interferencji jest by rozmiary szczeliny były mniejsze
niż długość fali światła, które ma ulec interferencji.
Nie ma technicznych sposobów na zrobienie rys w odległości mniejszej niż 0,01 nm.
Dyfrakcja promieni Roentgena
Siatka dyfrakcyjna dla promieni Roentgena.
Na żadnej z siatek dyfrakcyjnych wykonanych dla światła widzialnego dyfrakcja promieni Roentgena nie
zachodzi. Dzieje się tak dlatego, że długość fali tych promieni (r = <0,01 nm – 10 nm>) jest krótsza niż światła
(ś = <360 nm – 720 nm>), a
warunkiem zajścia interferencji jest by rozmiary szczeliny były mniejsze
niż długość fali światła, które ma ulec interferencji.
Nie ma technicznych sposobów na zrobienie rys w odległości mniejszej niż 0,01 nm.
Siatkami dyfrakcyjnymi dla promieni Roentgena mogą być kryształy, w których ułożone regularnie atomy
znajdują się w odległościach mniejszych niż 0,01 nm. Są to siatki przestrzenne. Może to być np. sól kuchenna
NaCl.
Dyfrakcja promieni Roentgena
Siatka dyfrakcyjna dla promieni Roentgena.
Na żadnej z siatek dyfrakcyjnych wykonanych dla światła widzialnego dyfrakcja promieni Roentgena nie
zachodzi. Dzieje się tak dlatego, że długość fali tych promieni (r = <0,01 nm – 10 nm>) jest krótsza niż światła
(ś = <360 nm – 720 nm>), a
warunkiem zajścia interferencji jest by rozmiary szczeliny były mniejsze
niż długość fali światła, które ma ulec interferencji.
Nie ma technicznych sposobów na zrobienie rys w odległości mniejszej niż 0,01 nm.
Siatkami dyfrakcyjnymi dla promieni Roentgena mogą być kryształy, w których ułożone regularnie atomy
znajdują się w odległościach mniejszych niż 0,01 nm. Są to siatki przestrzenne. Może to być np. sól kuchenna
NaCl.
Obraz dyfrakcyjny promieni Roentgena przypomina ten jaki otrzymuje się dla światła przechodzącego przez
dwie siatki skrzyżowane.
Dyfrakcja promieni Roentgena
Siatka dyfrakcyjna dla promieni Roentgena.
Ułożone regularnie w krysztale atomy tworzą płaszczyzny sieciowe a padające promienie Roentgena
rozpraszają się na atomach, które są pewnego rodzaju centrami rozpraszania. Odległości płaszczyzn
sieciowych są różne i mniejsze od odległości między atomami.
Dyfrakcja promieni Roentgena
Siatka dyfrakcyjna dla promieni Roentgena.
Ułożone regularnie w krysztale atomy tworzą płaszczyzny sieciowe a padające promienie Roentgena
rozpraszają się na atomach, które są pewnego rodzaju centrami rozpraszania. Odległości płaszczyzn
sieciowych są różne i mniejsze od odległości między atomami.
Uprościmy rozważania i będziemy mówili, że promienie Roentgena odbijają się od płaszczyzn sieciowych.
Dyfrakcja promieni Roentgena
Siatka dyfrakcyjna dla promieni Roentgena.
Ułożone regularnie w krysztale atomy tworzą płaszczyzny sieciowe a padające promienie Roentgena
rozpraszają się na atomach, które są pewnego rodzaju centrami rozpraszania. Odległości płaszczyzn
sieciowych są różne i mniejsze od odległości między atomami.
Uprościmy rozważania i będziemy mówili, że promienie Roentgena odbijają się od płaszczyzn sieciowych.
Jeśli różnica dróg promieni będzie równa wielokrotności  to w obrazie interferencyjnym nastąpi wzmocnienie
(jasne plamki).
Dyfrakcja promieni Roentgena
Siatka dyfrakcyjna dla promieni Roentgena.
Ułożone regularnie w krysztale atomy tworzą płaszczyzny sieciowe a padające promienie Roentgena
rozpraszają się na atomach, które są pewnego rodzaju centrami rozpraszania. Odległości płaszczyzn
sieciowych są różne i mniejsze od odległości między atomami.
Uprościmy rozważania i będziemy mówili, że promienie Roentgena odbijają się od płaszczyzn sieciowych.
Jeśli różnica dróg promieni będzie równa wielokrotności  to w obrazie interferencyjnym nastąpi wzmocnienie
(jasne plamki).
W przeciwnym razie wygaszenie ruchu falowego.
Dyfrakcja promieni Roentgena
Warunki interferencji promieni Roentgena.
Dyfrakcja promieni Roentgena
Warunki interferencji promieni Roentgena.
1
2
1,2
A
C
Θ
P1
d
P2
P3
Θ
B
E
D
d
Dyfrakcja promieni Roentgena
Warunki interferencji promieni Roentgena.
1
2
1,2
A
C
Θ
P1
d
P2
P3
Θ
B
d
E
D
Rozpatrzmy promienie 1 i 2 odbijające się od płaszczyzn P1 i P2. Do chwili ich spotkania w punkcie C pojawia się
między nimi różnica dróg:
Ds = BC – AC = BD – BE = ED
Dyfrakcja promieni Roentgena
Warunki interferencji promieni Roentgena.
1
2
1,2
A
C
Θ
P1
d
P2
Θ
B
d
E
P3
D
Rozpatrzmy promienie 1 i 2 odbijające się od płaszczyzn P1 i P2. Do chwili ich spotkania w punkcie C pojawia się
między nimi różnica dróg:
Ds = BC – AC = BD – BE = ED
Z trójkąta prostokątnego ECD mamy:
gdzie: d - to odległość płaszczyzn,
Θ - to kąt poślizgu.
Ds = 2dsinΘ
Dyfrakcja promieni Roentgena
Warunki interferencji promieni Roentgena.
1
2
1,2
A
C
Θ
P1
d
P2
Θ
B
d
E
P3
D
Rozpatrzmy promienie 1 i 2 odbijające się od płaszczyzn P1 i P2. Do chwili ich spotkania w punkcie C pojawia się
między nimi różnica dróg:
Ds = BC – AC = BD – BE = ED
Z trójkąta prostokątnego ECD mamy:
Ds = 2dsinΘ
gdzie: d - to odległość płaszczyzn,
Θ - to kąt poślizgu.
Wzmocnienie ruchu falowego następuje wtedy, gdy różnica dróg obu promieni jest całkowitą wielokrotnością
długości fali . Warunek wzmocnienia ma więc postać:
2dsinΘ = n, n=1, 2, 3,…
Dyfrakcja promieni Roentgena
Warunki interferencji promieni Roentgena.
1
2
1,2
A
C
Θ
P1
d
P2
Θ
B
d
E
P3
D
Rozpatrzmy promienie 1 i 2 odbijające się od płaszczyzn P1 i P2. Do chwili ich spotkania w punkcie C pojawia się
między nimi różnica dróg:
Ds = BC – AC = BD – BE = ED
Z trójkąta prostokątnego ECD mamy:
Ds = 2dsinΘ
gdzie: d - to odległość płaszczyzn,
Θ - to kąt poślizgu.
Wzmocnienie ruchu falowego następuje wtedy, gdy różnica dróg obu promieni jest całkowitą wielokrotnością
długości fali . Warunek wzmocnienia ma więc postać:
2dsinΘ = n, n=1, 2, 3,…
Dla innych kątów następuje wygaszenie ruchu falowego.