Рентгеновские спектры: происхождение, дифракция кристаллами и значение

Физика > Рентгеновские спектры: происхождение, дифракция кристаллами и значение

 

Читайте характеристику и свойства спектра рентгеновского излучения. Изучите контакт рентгеновских лучей и атомов, тормозной рентгеновский спектр, закон Брэгга.

Рентген демонстрирует свою волновую природу при излучении на атомно-молекулярные структуры.

Задача обучения

• Охарактеризовать контакт между Х-лучами и атомами.

Основные пункты

• Рентгеновские лучи – относительно высокочастотное ЭМ-излучение. Формируются переходами между электронными уровнями.
• Рентгеновская дифракция – способ добычи детальных сведений о кристаллографической структуре природных и промышленных материалов.
• В современных исследованиях материаловедения и физики присутствуют сложные материалы, чьи решетки обладают колоссальным значением для добычи сверхпроводящего материала.

Термины

• Структура с двойной спиралью – сформирована молекулами нуклеиновых кислот с двумя цепями, вроде ДНК и РНК.
• Кристаллография – экспериментальная наука о позиции атомов в твердых телах.
• Дифракция – волновой изгиб вокруг краев отверстий или преград.

Существует два процесса создания рентгеновских лучей в аноде рентгеновской трубки. В одном участвует замедление электронов – тормозное излучение. А в другом присутствует атомный характер. Спектр Х-лучей типичен для рентгеновской трубки, демонстрирующей кривую тормозного излучения с характерными рентгеновскими пиками.

Рентгеновский спектр, добытый при влиянии энергетических электронов на материал. Гладкая часть – тормозное излучение, а пики характерны для материала анода

Рентгеновские фотоны отличаются энергичностью и обладают относительно короткими длинами волны. К примеру, Х-луч с длиной волны 54.4 кэВ обладает волновой длиной λ = hc/E = 0.0288 нм. Поэтому типичные рентгеновские фотоны функционируют как лучи при столкновении с макроскопическими объектами. Но размер атомов и атомных структур обычно достигает 0.1 нм, поэтому рентгеновское излучение демонстрирует волновую природу. Этот процесс именуют рентгеновской дифракцией, потому что здесь присутствует дифракция и интерференция Х-лучей для создания моделей.

Закон Брэгга предлагает углы для когерентного и некогерентного рассеяния света от кристаллической решетки при рентгеновской дифракции. Когда Х-лучи оказываются на атоме, то вынуждают электронное облако перемещаться в качестве электромагнитные волны. Движение зарядов повторно излучает волны с одинаковой частотой. Это именуют рассеянием Рэлея. То же самое происходит в тех случаях, где нейтронные волны от ядер рассеиваются из-за контакта с неспаренным электроном. Новые поля формируют совместную помеху, которая несет конструктивное или деструктивное воздействие. Процесс именуют дифракцией Брэгга.

Закон дифракции Брэгга: взаимодействие рентгеновских лучей с кристаллической решеткой

Наиболее известный пример дифракции рентгеновских лучей – обнаружение двойной спиральной структуры ДНК в 1953 году. На основе сведений рентгеновской дифракции ученые способны рассмотреть структуру ДНК, отметив дифракционную картину. Этот процесс называют рентгеновской кристаллографией из-за полученной информации. В современных исследованиях в высокотемпературных проводниках присутствуют сложные материалы, чьи решетки играют важную роль для получения сверхпроводящего материала.

Дифракция Х-лучей из кристалла белка, лизоцима куриного яйца, сформировавшая конкретную интерференционную картину. При анализе можно разобраться в белковой структуре

---