Рентгендік шашырау қарқындылығы. Атом шашырау факторы. Атомдардағы электрондардағы шашырау рентгені. Бір өлшемді тербелмелі қозғалыстар
Көптеген электрогуляциялық алыпсатарлықтардан айырмашылығы, Thomson моделі физикалық фактілерге негізделді, бұл тек модельді ақтамады, сонымен бірге атомдағы корпускельдер саны бойынша белгілі бір нұсқаулар берді. Бірінші факт - шашырау рентген сәулелерінемесе, немесе, айтылғандай, Томсон, орта рентген сәулелерінің пайда болуы. Томсон рентген сәулесін электромагниттік пульсация деп санайды. Мұндай импульстар электрондардан тұратын атомдарға түскен кезде, содан кейін электрондар, үдетілген қозғалысқа кіреді, өйткені ол ларор формуласын сипаттайды. Дыбыс бірлігінде орналасқан электрондармен шығарылған энергия мөлшері болады
мұндағы N - бірліктің көлеміне электрондар саны (корпускельдер). Екінші жағынан, электронның үдеуі
мұндағы e P бастапқы радиация өрісінің қарқындылығы. Демек, шашыраңқы сәулеленудің қарқындылығы
Меңзегіш теоремаға сәйкес оқиғалардан радиацияның қарқындылығы тең
содан кейін шашыраңқы энергияның негізгіге қатынасы
Чарльз Гловер Баркла1917 жылы нобель сыйлығы 1899-1902 жж. Сипаттамалық рентгендер ашылды. Кембридждегі Томсондағы «Студенттік-зерттеуші» (магистрант) және мұнда ол рентген сәулелеріне қызығушылық танытты. 1902 жылы ол Ливерпульдегі университеттік колледждің оқытушысы болды, ал 1904 жылы қайталама рентгендік сәулеленуді зерттеді, оның поляризациясын анықтады, ол Томсонның теориялық болжамдарымен толықтырылды. 1906 жылдың қорытынды тәжірибесінде Barclay көміртекті атомдарды таратуға мәжбүр етті. Шашыраған байлам негізгі сәулеге перпендикулярлы түрде құлады және мұнда көміртекпен қайтадан шашыраңқы болды. Бұл үштік сәуле толығымен полярланған.
Жеңіл атомдардан рентген сәулелерін шашырауды зерттеу 1904 жылы Barclay қайталама сәулелердің табиғаты бастапқымен бірдей екенін білді. Екіншілік радиацияның қарқындылығының бастапқыға қатынасы үшін бастапқы сәулеленуге тәуелді емес, заттың пропорционалды тығыздығына байланысты болуы керек:
Томсон формуласынан
Бірақ тығыздық \u003d n A / L, онда Атомның атом салмағы, n - бұл атомдар саны 1 см 3., L - авогадросының саны. Демек,
Егер сіз корпускийлердің санын Z-ге тең атомға, содан кейін n \u003d nz және
Егер біз e, m, l мәнін алмастыруды алмастырсақ, онда біз 1906 жылы, содан кейін біз 1906 жылы, мысалы, e және m сандары белгілі болған кезде, Thomson, Thomson Air үшін барлайдың өлшеулерінен табылды Z \u003d a., I.E. Атомдағы корпускийлердің саны атом салмағы болып табылады. 1904 жылғы жарық-аяқ атомдары үшін алынған k мәні болды K \u003d 0,2. Бірақ 1911 жылы, Barclay, E / M үшін тазартылған жолақтарды пайдаланып, e және l мәндері Prodford және Сарай, алынды K \u003d 0.4, сондықтан Z \u003d 1/2. Белгілі болғандай, бұл қатынас жеңіл ядролар саласында жақсы орындалады (сутегідан басқа).
Томсон теориясы бірқатар мәселелерді түсінуге көмектесті, бірақ одан да көп мәселелер шешілмеген. Бұл модельдің шешуші соққысы 1911 жылы Рутерфордтың эксперименттері келтірді, олар айтылады.
1903 жылы жапондық физик ұсынған ұқсас модель моделі Нагава Ол атомның ортасында оң заряд бар деп ұсынғанын, оның айналасында электронды сақиналар Сатурн сақиналары сияқты қарайды. Ол электрондар жасаған тербелістер кезеңдерін олардың орбиталарында ұсақ орын ауыстырулары бар есептей алды. Осылайша, кейбір элементтердің спектрлік сызықтарын шамамен алған жиіліктер, көп немесе аз сипаттады *.
* (Сонымен қатар, атомның планетарлық моделі 1901 жылы ұсынылғанын атап өткен жөн. Дж. Перином. Ол бұл әрекетті Нобель дәрісінде айтып, 1926 жылы 11 желтоқсанда оқыды.)
1905 жылы 25 қыркүйек, 1905 жылы 25 қыркүйекте неміс натуралистері және дәрігерлердің 77-ші конгресінде В. Электрондар туралы есептері бар. Осыған байланысты ол: «Спектрлік сызықтарды түсіндіру электронды теория үшін де маңызды екенін айтты. Әрбір элемент спектрлік сызықтардың белгілі бір тобына сәйкес келеді, өйткені ол мемлекетте болу Жарқыл, содан кейін әр атом тұрақты жүйені ұсынуы керек. Бұл атомды планеталар сияқты, жағымсыз электрондардан тұратын планетарлық жүйе ретінде ұсынудың ең оңай жолы болар еді. Бірақ мұндай жүйе өзгермейді сәулелендірілген энергияның арқасында. Сондықтан біз электрондар салыстырмалы бейбітшілікпен немесе аз жылдамдыққа ие жүйеге жүгінуге мәжбүрміз - оның құрамында күмәнді емес ».
Дөбилер бұдан да артты, өйткені радиация мен атомдардың жаңа жұмбақ қасиеттері табылған.
Үшін жоғары кернеулерде жұмыс жасаңызРентгенография сияқты, кәдімгі кернеулер бойынша шашыраңқы рентгендік сәулеленуге қарсы барлық белгілі тәсілдерді қолдану қажет.
нөмір шашыраңқы рентс Бұл рентген сәулелерінің диаметрі шектеулерімен шектелген экспозиция өрісінің төмендеуімен азаяды. Экспозиция өрісінің азаюымен, өз кезегінде, рентгендік кескіннің ажыратымдылығы жақсарады, яғни бөлшектенген бөліктің ең аз мөлшері азаяды. X-Rays жұмыс тобының диаметрінде шектеу, ауыстырылатын диафрагмалар немесе түтіктер жеткіліксіз.
Санды азайту үшін шашыраңқы рентс Ол мүмкін болған жағдайда қолданылуы керек. Сығымдау кезінде зерттеудің астында зерттеудің қалыңдығы азаяды және, әрине, ол кішірейеді, ол шашыраңқы рентген сәулесін қалыптастыру үшін аз орталықтарға айналады. Сығымдау үшін радиоде диагностикалық аппараттар құрамына кіретін арнайы сығымдалған белбеулер қолданылады, бірақ олар көбінесе жеткілікті пайдаланылмайды.
Шашыраңқы сәулелену саны Бұл рентгендік түтік пен пленка арасындағы қашықтықтың артуымен азаяды. Осы қашықтықта және тиісті диафрагмацияның жоғарылауымен рентгендік рентгендік жұмыс тобының жағында аз алынады. Рентгендік түтік пен пленка арасындағы қашықтықтың жоғарылауымен әсер ету өрісін ең аз мөлшерде азайту керек. Оны зерттелетін ауданды «кесіп тастау» керек.
Осы мақсатта, соңғысында Құрылыс Рентгендік диагностикалық құрылғылар жарық орталағы бар пирамиялық түтікпен қамтамасыз етілген. Онымен бірге рентген кескінінің сапасын жақсарту үшін алынбалы аймақты шектеу ғана емес, сонымен қатар радиографияға жатпайтын адам ағзасының сол бөліктерінің шамадан тыс сәулеленуі мүмкін.
Санды азайту үшін шашыраңқы рентс Нысанның зерттелген бөлігі рентгендік фильмге мүмкіндігінше жақын болуы керек. Бұл рентгенографияға рентгендік артуымен қолданылмайды. Суреттің тікелей ұлғаюымен радиография көмегімен шашыраңқы зерттеу рентгендік фильмге жетпейді.
Пайдаланылатын құм сөмкелері бекіту Зерттелетін объект, одан әрі кассетадан орналастыру керек, өйткені құм шашыраңқы рентген сәулесін қалыптастыру үшін жақсы орта болып табылады.
РентгенографиясыКестеде шымшып жатқан торды пайдаланбай, кассета астында немесе пленкамен конвертпен жасалған, пленкамен жасалған конвертпен жарқыраған резеңкеден жасалған көп мөлшерде итерілуі керек.
Сіңіру үшін шашыраңқы рентс Осы сәулелерді олардан шыққан кезде олар адам денесінен шыққан кезде сіңіретін рентген грильдерін зерттеңіз.
Технологияны игеру рентгендік суреттерді шығару Рентген түтікшесінде жоғарылатылған кернеуі бар, бұл бізді идеалды рентгендік ауысымға, яғни, мысалы, егжей-тегжейлер мен сүйектерде және жұмсақ тіндерде айқын көрінеді.
Диффузды шашыраңқы рентген сәулелері - РИХ үшін шашыраңқы рентген сәулелері орындалмайды Bragg - Вольфтың жағдайы.
Мінсіз кристалда, мерзімді учаскелерде орналасқан толқындардың серпінді шашырауы. Грильдер, тек анықтауға байланысты. Бағыттар. Вектор Q.Қайтарылған тордың шыңының нұсқауларымен сәйкес келу Г.: Q \u003d K. 2 -к. 1, қайда к. 1 I. к. 2 - құлаған және шашыраңқы толқындардың толқын векторлары сәйкесінше. Кері торлы кеңістіктегі шашырау қарқындылығын бөлу - бұл кері тордың түйіндеріндегі D-тәрізді шыңдар жиынтығы. Тор түйіндеріндегі атомдардың орын ауыстырулары кристалдың кезеңділігін және кедергілерді бұзады. Сурет өзгеріп жатыр. Бұл жағдайда, шашыраңқы қарқындылықты тарату кезінде (тұрақты, егер сіз бұрмаланған кристаллдарда болсаңыз, онда сіз орташа мерзімді периодты таңдай аласыз. Торға), тегіс компонент пайда болады I 1 (q)Тиісті D. R. Р. л. кристалдың жетілмегендігі туралы.
Серпімді шашыраумен қатар, Д.Р. Р. л. Бұл серпімді процестерге байланысты, яғни кристаллды электронды ауыстыруға, яғни КӨТТАНДЫРАДЫ (қараңыз) Комптон эффектісіплазмалық қозумен шашырау (қараңыз) Қатты күйдегі плазма). Есептеулерді немесе арнайы құралдарды қолдану. Бұл компоненттерді эксперименттер алып тастауға, D.p. Р. л. кристалдың жетілмегендігі туралы. Аморфты, сұйық және газ тәрізді заттарда, жерде ұзақ қашықтықтағы тапсырыс жоқ, шашырау ғана диффузиялық.
Қарқындылықты бөлу I 1 (q)) D. Р. Р. л. көптеген мәндерде кристалл Q.Кері тордың бүкіл элементтік ұяшығына сәйкес немесе бірнеше ұяшықтарға сәйкес кристаллдың сипаттамалары және оның кемшіліктері туралы толық ақпарат бар. Эксперименттік I 1 (q)) Оны монохромды қолдану әдісімен алуға болады. Рентгендік және кристалды әр түрлі осьтер айналасында айналдыруға және толқын векторларының бағыттарын өзгертуге мүмкіндік береді k 1, k 2, т. o., Q. Көптеген мәндерде. Толық егжей-тегжейлі ақпаратты алуға болады Дыбыстық - Шерри әдісі немесе Лау әдісі.
Керемет кристалда d.r.r.l.l. Тек термиялық орын ауыстырулар мен нөлдік тербелістер Гриль атомдары және бір немесе бірнеше шығарындылар және сіңіру процестерімен байланысты болуы мүмкін. . Кішкентай Q. ОСН. Рөл бір компоненонды шашырау ойнайды, және тек фонондар толқып немесе жоғалып кетті. q \u003d Q-Gқайда Г.-Ойынның кері торы, жақын Q.. Осындай шашыраудың қарқындылығы Мен 1T ( Q.) Бір ядролық идеал кристалдары кезінде F-loi анықталады
Қайда Жоқ - қарапайым кристалды жасушалардың саны, f.- құрылымдық амплитудасы, - Дыбысты Weble Waller Factor, t - Атомның массасы,
- басталады және. Фонондардың векторлары дж.- толқын векторы бар филиалдар q.. Кішкентай q. Жиіліктер, яғни, кері тор түйіндеріне жақындаған кезде, 1 / q. 2. Векторларды анықтау q., параллель немесе перпендикулярлы бағыттар, текше кристалдарында, олар ескертпелермен нақты анықталған, сіз осы бағыттар үшін тербелістер жиілігін таба аласыз.
Шеологиялық емес кристалдарда, соңғы өлшемді ақаулар дұрыс шағылысу қарқындылығының әлсіреуіне әкеледі. Мен 0 (Q.) Және d.r.r.l. I 1 (q)) Статикалық түрде. ақаулардан туындаған құрылымдық амплитудадағы орын ауыстырулар мен өзгерістер ( с. - ақау, -бектің немесе ақау бағыты жанындағы ұялы нөмір). Кемшіліктердің төмен концентрациясы бар әлсіз бұрмаланған кристалдарда (кристаллдағы ақаулар) және 
Қарқындылығы D.R.R.l.l.
мұндағы және Sconies Fourier.
Қашықтықтан ығысуды азайту р. ақаудан 1 / р. 2, нәтижесінде, кішкентаймен q. Кері тор түйіндеріне жақын I 1 (q)) 1-ге дейін артады q. 2. Бұрыш нашақорлық I 1 (q)) әр түрлі типтегі және симметриядағы ақаулар үшін сапалы әр түрлі I 1 (q)Ақаудың айналасындағы бұрмалану деңгейін анықтайды. Оқу үлестіру I 1 (q)) Мөлшерлі ақаулары бар кристалдарда (мысалы, аралық атомдар мен сәулелендірілген материалдардағы бос жұмыс орындары, қатты қатты ерітінділердегі атомдар) ақаулардың ластануы, олардың симметриясы, тордағы позициясы, атомдар түзіліп жатқандығы туралы толық ақпарат алуға мүмкіндік береді К-Балық ақаулары бар, ақаулар, тенсорлар дипольдары, кристалда әрекет етеді.
Топтың қарқындылығындағы нүктелік ақауларды біріктіру кезінде I 1. Кішкентай ауданда q. Бұл едәуір артады, бірақ кері тордың аралыққа арналған кішкентай жерлеріне, қашан және қашан ( R 0 - ақаулардың өлшемдері) тез төмендейді.
Интенсивті Д. Өңірлерді зерттеу Р. л. Өлшемдерді, пішінді және т.б. зерттеуге, қартаю ерітінділеріндегі екінші кезеңнің бөлшектерінің сипаттамаларын зерттеуге мүмкіндік береді. Сәулелендірілген немесе деформацияланған кішкентай радиус ілмектері. Материалдар.
Онымен білдіреді. Кристаллдың үлкен ақауларының шоғырлануы тек ақаулардың жанында ғана емес, сонымен бірге, оның көп бөлігінде, соның көп бөлігінде өте маңызды. Нәтижесінде дебеттік фактор қабырға және дұрыс шағылысудың қарқындылығы Мен 0. экспоненциалды түрде төмендету және бөлу I 1 (q)) Ол сапалы қалпына келтіріліп, кері тор түйіндерінен бірнеше шыңдарды қалыптастырады, кері тордың ені Эксперименталды түрде олар келісілген брагг шыңдары (квасилия) ретінде қабылданады, ал кейбір жағдайларда дифракция сақталады. Шыңдар жұптан тұратын дублеттер Мен 0 I. I 1.. Бұл әсерлер қартаю қорытпаларында және сәулелендірілген материалдарда көрінеді.
Концентрлік. Ерітінділер, бір компонентті тапсырыс берілген кристалдар, экратоэлектриктер орналастырылмағандықтан, қолданылмайды. Ақаулар және флукуз. Концентрацияның біртектілігі және ішкі. Параметрлер I. I 1 (q)) Шашырау деп санауға ыңғайлы q.. Флитукуард. Осы параметрлердің толқыны ( q \u003d Q-G). Мысалы, а-В екілік шешімдерінде A-B ұяшықтағы бір атоммен статистикалық шашырауды таратуда. орын ауыстырулар
Қайда f. Ай f B.- А және В атомтарының кәдімгі факторлары, -ден - корреляцияның шоғырлану параметрлері, - тор векторымен бөлінген түйіндерді ауыстыру ықтималдығы бірақ, Атомдар A. Анықтаңыз I 1 (q)) Кері тордың бүкіл ұяшығында және Фурье Фурье түрлендіруін жүргізіп, сіз бөлінгеннен таба аласыз. Координаталар. Сфералар Статистикалық шашырау. Шығарулар қарқындылық туралы мәліметтер негізінде алынып тасталады I 1 (q)) Бірнеше Кері тордың жасушалары. Таратулар I 1 (q)) Да қолдануға болады. Әр түрлі үшін энергияны үнемдеудің анықтамалары бірақ Жұптық әрекеттесу моделі мен оның термодинамикалық түрінде. Сипаттамалары. Мүмкіндіктер d.r.r.l.l. Металл. Шешімдер дифракцияны дамытуға мүмкіндік берді. Зерттеу әдісі ферманың беті Қорытпалар.
Мемлекеттерде орналасқан жүйелерде фазалық және сыншылардың фазалық ауысу нүктелеріне жақын. Қисықтардың қисық сызықтары, тербелістер күрт өсіп, ауқымды болады. Олар қарқынды сынға әкеледі. Д.Ж. Р. л. Кері тор түйіндерінің маңында. Оның зерттеуі фазалық ауысулар мен термодинамикалық мінез-құлық ерекшеліктері туралы маңызды ақпарат алуға мүмкіндік береді. Өтпелі нүктелердің жанындағы құндылықтар.
Термиялық нейтрондардың статистикалық шашырауы. Д.Р. ұқсас гетерогендер. Р. л. ұқсас F-Las сипатталған. Нейтронды шашырауды зерттеу динамиканы зерттеуге мүмкіндік береді. Атомдар тербелістерінің сипаттамасы және тербелістер. туыстар емес (қараңыз) Толық емес шашырау нейтрондары).
Жарық: Джеймс Р., рентгендік дифракцияның оптикалық принциптері, әр түрлі. ағылшын тілінен, М., 1950; Иравонова В., Ревкович Г., рентгендік шашырау теориясы, рентгендік шашыраңқы, 2 ред., М., 1978; Иравонова В., Катсельсельсельсон А. А., қатты шешімдердегі орта тапсырыс, М., 1977; Куули Дж., Физика дифракциясы, әр түрлі. ағылшын тілінен, М., 1979; Жеңілшілер М., а., шривальды кристалдардағы рентрация және нейтрондардың дифракциясы, К., 1983; Бұл, рентген сәулелері мен нейтрондардың шашыраңқы шашырауы, Қойылмалы кристалдардағы тербелмес, К., 1984 ж.
М. А. Кривлазы.
Ex \u003d EX0 COS (WT - K0 Z + J0) ey \u003d Ey0 cos (wt - k0 o k0 o k0 o k0 k0 z + j0)
BX \u003d BX0 COS (WT - K0 Z + J0) \u003d BY0 COS (WT - K0 Z + J0)
Қайда T уақыт, w - электромагниттік сәулеленудің жиілігі, k0 - бұл толқындық сан, J0 - бастапқы кезең. Толқынның саны толқын векторының модулі және толқын ұзындығына кері пропорционалды, k0 \u003d 2π / l. Бастапқы фазаның сандық мәні бастапқы нүктенің таңдауына байланысты T0 \u003d 0. EX0, EY0, BX0, by0 мәндері электр және магниттік толқын ұзындығының тиісті компоненттерінің (3.16) амплитудасы болып табылады.
Осылайша, жалпақ электромагниттік толқынмен барлық компоненттер (3.16) пішіннің қарапайым үйлесімді функцияларымен сипатталады:
Y \u003d a0 cos (wt - KZ + j0) (3.17)
Тегіс монохроматикалық рентгендік толқынның шашырауы зерттеліп жатқан үлгінің (молекуладағы, ақырлы өлшемді кристалды және т.б.) плиталарының көптігі бойынша шашырауды қарастырыңыз. Электромагниттік толқынның атом электрондарымен өзара әрекеттесуі қайталама (шашыраңқы) электромагниттік толқындар пайда болады. Классикалық электродинамикаға сәйкес, бөлек электрондағы шашырау 4P дене бұрышында пайда болады және айтарлықтай анизотропияға ие. Егер негізгі рентген сәулесі полярланған болмаса, шашыраңқы толқын сәулесінің ағыс тығыздығы келесі функциямен сипатталады
(3.18)Қайда i0 негізгі радиациялық ағынның тығыздығы, r шашыраңқы нүктеден шашыраңқы сәулелену орнына дейінгі қашықтық, q - жазықтықтың толқын векторының бағыты бойынша есептелетін полярлы шашыратқыш толқын k0 (3-суретті қараңыз). Параметр
»2.818 × 10-6 нм (3. 19)тарихи тұрғыдан, классикалық электронды радиус.
36-сурет. Шағын crideways cr-дағы қарапайым бастапқы толқынның полярлы жағылған бұрышы.
Белгілі бір бұрышы Q ғарышта конустық бетті орнатады. Атомдағы электрондардың корреляцияланған қозғалысы шашыраңқы сәулеленудің анизотропты қиындатады. Рентгендік толқынның амплитудасы, диффектленген атом, толқын ұзындығының және полярлық бұрыштың (Q, L) функциясының көмегімен көрсетілген, оны атомдық амплитудасы деп атайды.
Осылайша, рентген толқынының, шашыраңқы атомның қарқындылығының бұрыштық таралуы формуламен көрінеді
(3. 20)
k0 бастапқы толқын векторының бағытына қатысты осьтік симметрия бар. F 2 атомдық амплитудасының квадраты ядролық фактор деп аталады.
Әдетте, рентген құрылымдық және рентгендік зерттеулерге арналған эксперименттік қондырғыларда шашыраңқы рентген сәулелерінің детекторы r қашықтықта шашыраңқы үлгінің өлшемдерінен едәуір асып кетеді. Мұндай жағдайларда детектордың енгізу терезесі шашыраңқы толқынның тұрақты фазасының бетінен жоғары дәлдікпен орналастырылуы мүмкін элементпен бөлінеді.
38-сурет. Дифракциялық дифракция жағдайында 1 үлгідегі рентген сәулелерінің геометриялық шашыраңқы диаграммасы.
2 - рентген детекторы, k0 - толқын векторы Бастапқы рентгендік толқын, бар жебелер бастапқы рентген сәулелерінің ағындары, штрих-кодтар - шашыраңқы рентген ағындары. Үйірмелер зерттеу астындағы үлгінің атомдарын көрсетеді.
Сонымен қатар, сәулелендірілген үлгінің көршілес атомдары арасындағы қашықтық - детектордың кіріс терезесінің диаметрінен аз мөлшердегі бірнеше тапсырыс.
Демек, осы геометрияда детектор жеке атомдармен шашыраған жалпақ толқындардың ағынын қабылдайды, ал барлық шашыраңқы толқындардың толқын векторлары жоғары дәлдікпен қаралуы мүмкін.
Х-сәулелердің шашырауының жоғарыда аталған ерекшеліктері және оларды тіркеу тарихи тұрғыдан шашыралды. Бұл атомдық құрылымдардағы рентгендік шашырау процесінің шамамен сипаттамасы дифракциялық үлгіні (шашыраған сәуленің қарқындылығының бұрыштық таралуы) жоғары дәлдікпен есептеуге мүмкіндік береді. Дәлелдеу дегеніміз, дифракциялық дифракцияны жуықтау, бұл субстанцияның рентгендік дифракциясының әдістеріне негізделген, бұл кристалдардың қарапайым жасушаларының параметрлерін анықтауға мүмкіндік береді, бұл атомдардың координаттарының параметрлерін анықтауға мүмкіндік береді, бұл үлгінің әр түрлі фазалардың болуы керек , кристалдардың ақаулық сипаттамаларын анықтау және т.б.
Белгілі бір химиялық саны бар N атомдарының ақырғы санын қамтитын кристалды үлгіні қарастырыңыз.
Біз тікбұрышты координат жүйесін енгіземіз. Оның басталуы атомдардың біреуінің ортасына сәйкес келеді. Атомның әр центрінің (шашыраңқы орталық) орны үш координатпен орнатылған. xj, yj, zj, мұндағы j, ол атомның реттік нөмірі.
Таңдалған координаталар жүйесінің OZ осіне параллельді k0 толқындық рентгендік толқындық толқындық оқытылатын үлгіні қолдануға рұқсат етіңіз. Бұл жағдайда бастапқы толқын форманың функциясымен ұсынылған (3.17).
Атомдардағы X-Rays шашырауы серпімді және серпімді болуы мүмкін. Серпімді шашырау рентген сәулесінің толқын ұзындығын өзгертпестен пайда болады. Иластикалық шашырау кезінде радиациялық толқын ұзындығы артып, қайталама толқындар тұрақты болып табылады. Төменде атомдардағы рентген сәулелерінің серпімді шашырауы болып саналады.
DNOTE L - координаттардың басталуынан бастап детекторға дейінгі қашықтық. Біз фраунхофер дифракциясының шарттары орындалатынын ұсынамыз. Бұл, атап айтқанда, сәулелендірілген үлгідегі атомдар арасындағы ең көп қашықтықтың максималды қашықтықта L. осы жағдайда бірнеше рет тапсырыс берілген, бұл жағдайда бірнеше қашықтықтан төмен, детектордың сезімтал элементі параллель толқындар К. Барлық векторлардың модульдері толқын векторының модуліне тең, k0 \u003d 2π / l.
Әр жалпақ толқын жиілікпен гармоникалық тербелістерді тудырады
(3.21)Егер бастапқы толқын жалпақ гармоникалық болса, онда барлық екінші (шашыраңқы атомдар) толқындар үйлеседі. Көптеген толқындардың фазаларындағы айырмашылық осы толқындардың айырмашылығына байланысты.
Біз координаттардың басынан бастап детектордың кіріс терезесінің қосалқы осьтің орналасуына жұмсаймыз. Содан кейін осы осьтің бағытында әрбір екінші таралуды функциямен сипаттауға болады
y \u003d A1 FCOS (WT-KR + J0) (3.22)
мұнда A1 амплитудасы A0-дің амплитудасына байланысты, ал бастапқы j0 бастапқы фазалық толқындар үшін бірдей.
Координаттардың басындағы атоммен шығаратын қайталама толқын функциясы функциямен сипатталған детектордың сезімтал элементінің тербелісі жасайды
A1 F (Q) COS (WT - KL + J0) (3.23)
Басқа екінші толқындар сол жиілікте (3.21) тербелістерді жасайды, бірақ фазалық ауысыммен (3.23) әр түрлі болады, бұл өз кезегінде екінші толқындардың айырмашылығына байланысты.
Тегіс когерентті монохроматикалық толқындар үшін белгілі бір бағытта қозғалатын, салыстырмалы фазалық Shift DJ DD-дің салыстырмалы кезеңі DL барысында тікелей пропорционалды
Dj \u003d k × dl (3.24)
мұндағы K толқындық сан
k \u003d 2π / l. (3.25)
Екінші толқындардың айырмашылығын есептеу үшін (3.23), алдымен сәулелендірілген үлгі Ob координатасының осінде орналасқан атомдардың бір өлшемді тізбегі болып табылады (3-суретті қараңыз). Атомдық координаттар XI сандарымен орнатылады (j \u003d 0, 1, ..., n - 1), мұндағы x0 \u003d 0. Бастапқы жалпақ толқынның тұрақты фазасының беті атомдар тізбегіне параллель, ал Толқын векторы К0-ді перпендикуляр.
Біз тегіс дифракция үлгісін есептейміз, 3,9-суретте көрсетілген жазықтықтағы шашыраңқы сәулеленудің қарқындылығының бұрыштық таралуы. Бұл жағдайда детектордың орналасу бағыты (басқаша айтқанда, қосалқы немесе) OZ осінен есептелетін шашырау бұрышымен белгіленеді. Бастапқы толқынның k0 толқын векторы бағытынан.
3.9 сурет. Алдын-шашындық дифракцияның геометриялық диаграммасы атомдар тізбегіндегі жазықтықтағы
Ойнатудың жалпылығын жоғалтпай, барлық атомдар оң жақта орналасқан деп болжауға болады. (координаттардың ортасында орналасқан атомнан басқа).
Диффракциялық дифракцияның дифракциясы жағдайында айғайлағандықтан, атомдардан шашыраңқы толқындар толқын векторлары параллель толқындармен детектордың кіріс терезесіне келеді.
3.9-сурет, ол xi координатымен атоммен шығаратын толқын L - Xisin детекторына дейінгі қашықтықты өтеді деп санайды. Демек, XI координатымен атоммен шығарылған детектордың сезімтал элементінің тербелісі функциямен сипатталады
A1 F (Q) COS (WT - K (L-XJ Sin (Q)) + J0) (3.26)
Ұқсас түрлердің қалған түрлері бар, қалған шашыраңқы толқындар бар, детектор терезесіне берілген, берілген күйде орналасқан.
J0 бастапқы кезеңінің ауқымы, мәні, уақыт басында анықталады. J0 таңдаудың --KL таңдауына ештеңе кедергі келтірмейді. Содан кейін детектордың сезімтал элементінің қозғалысы болады
(3.27)
Бұл дегеніміз, xi және x0 координаттары бар, xi және x0 - xxisin (q), және сәйкес фазалық айырмашылық бар толқындардың қозғалысындағы айырмашылықтың айырмашылығы KXISIN (Q).
Рентген диапазонындағы электромагниттік толқындардың жиіліктегі тербелістері өте үлкен. Толқын ұзындығы L \u003d е, шамасы бар жиіліктер үшін ~ 1019 с-1. Заманауи жабдықтар электрлік және магнит өрістерінің лезде мәндерін өлшей алмайды (1), өрістердегі тез өзгереді, сондықтан барлық рентген детекторлары электромагниттік тербелістердің амплитудасының орташа мәнін тіркейді.
Рентген сәулесі ұзындығы шамамен 80-ден 10 -5 нм болатын электромагниттік толқындар деп аталады. Ең ұзақ толқын рентген сәулесі қысқа толқын ультракүлгін, қысқа толқын - ұзақ толқындық γ-сәулеленумен қабаттасады. Қозу әдісімен рентген сәулелері тежеуге және сипаттамаларға бөлінеді.
31.1. Рентген түтік құрылғысы. X-Rays тежегіші
Рентген сәулесінің ең көп таралған көзі - бұл екі электродтық вакциналық құрылғы болып табылатын рентгендік түтік (31.1-сурет). Жылытылатын катод 1 Электрондар босатады 4. 2-ші анодты көбінесе антикатод деп аталады, рентген сәулесінен қорғалған сәулеленуді бағыттау үшін көлбеу беті бар 3 Түтіктің осіне бұрышта. Анод электрондар шығаратын жылуды кетіруге арналған жақсы материалдан жасалған. Андодты беті менделеев үстеліндегі атомның көп реті бар отқа төзімді материалдардан жасалған, мысалы, вольфрамдан. Кейбір жағдайларда анод сумен немесе маймен арнайы салқындатылған.
Диагностикалық түтіктер үшін рентген көзінің қайнар көзі маңызды, оған бір антитуликаның бір орнына электрондарға көңіл бөлуге болады. Сондықтан екі қарама-қарсы міндеттерді ескеру қажет: бір жағынан, электрондар бір орынға ие болуы керек, екінші жағынан, қызып кетудің алдын алу үшін электронды анодтың әртүрлі бөліктерімен таратқан жөн. Қызықты техникалық шешімдердің бірі ретінде айналмалы аноды бар рентгендік түтік (31.2).
Электрондық баяндау нәтижесінде (немесе басқа зарядталған бөлшек), атом ядросының электростатикалық өрісі және антикатодтық субстанцияның атом электрондары пайда болады тежегіш рентгені.
Механизмді келесідей түсіндіруге болады. Жылжып кететін электр заряды бар, магнит өрісі қосылған, оның индукциясы электронды жылдамдыққа байланысты. Тежеу кезінде, магниттік
индукция және Максвелл теориясына сәйкес электромагниттік толқын пайда болады.
Электрондарды тежеу \u200b\u200bкезінде, рентген сәулелену фотосын жасауға тек энергия бөлігі ғана барады, қалған бөлігі анодты жылытуға жұмсалады. Осы бөліктердің ара қатынасы кездейсоқ болғандықтан, содан кейін көптеген электрондар тежеу \u200b\u200bкезінде рентген сәулесінің үздіксіз спектрі пайда болады. Осыған байланысты тежеу \u200b\u200bрадиациясы қатты деп те аталады. Суретте 31.3 Рентген ағынының толқын ұзындығынан тәуелділігі λ (спектрлер) рентген түтесіндегі әртүрлі күйзелістерде ұсынылған: U 1.< U 2 < U 3 .
Әр спектрде, ең қысқа толмалы сәуле λ ηίη Тағы бір жеделдетілген өріске электрон сатып алған энергия толығымен фотон қуатына түскен кезде пайда болады:
(31.2) негізінде тұрақты тақтайшаның тәжірибелік анықтамасының дәл әдістерінің бірі әзірленгенін ескеріңіз.
Қысқа мерзімді рентген сәулеленуі әдетте ұзақ толқыннан көп енетін және қоңырау шалды беріужәне ұзақ толқын - жұмсақ.
Рентген түтіктегі кернеуді арттыру, суреттен көрінетіндей, радиацияның спектрлік құрамын өзгертіңіз. 31.3 (31.3) формуласы (31.3) және қаттылықты арттыру.
Егер катодтың температурасын арттырсаңыз, электрондардың шығарылуы күшейеді және түтіктің ағымы артады. Бұл әр секунд сайын шығарылған рентген сәулеленуінің фотондарының санының өсуіне әкеледі. Спектрлік композиция өзгермейді. Суретте 31.4 Бір кернеудегі тежегіш рентген сәулеленуінің спектрлерін көрсетеді, бірақ катод жылуының әр түрлі қуаты бар, бірақ H1< / н2 .
Рентген сәулелену ағыны формула бойынша есептеледі:
Қайда У.және Мен -рентген түтесіндегі кернеу және ток; З.- анодтың атомының тізбегі саны; к.- пропорционалдылық коэффициенті. Әр түрлі антикатодтардан алынған спектрлер У.және мен сымды суреттегенмін. 31.5
31.2. Рентген сәулеленетін сәулелену. Атомдық рентген спектрі
Рентген түтесіндегі кернеуді арттыру, сыртқы спектрдің фонынан, сәйкес келетін сызықтың пайда болуымен көруге болады
рентген сәулеленетін сәулелену(Cурет 31.6). Бұл жылдамдықпен электрондар атом мен электрондардың тереңдігіне ену ішкі қабаттардан шығатындығына байланысты туындайды. Жоғарғы деңгейден электрондар тегін бос орындарға жылжуда (Cурет 31.7), сипаттамалық сәулеленудің фотондары көрсетіледі. Суреттен көрінетіндей, рентгендік сипаттағы сипаттамалар сериядан тұрады K, l, мэлектрондық қабаттарды тағайындау үшін қызмет көрсетілетін т.б. K-Series сәулесі жоғары қабаттарда шығарылғандықтан, басқа серияның желілері де бір уақытта шығарылады.
Оптикалық спектрлерден айырмашылығы, әртүрлі типтегі әртүрлі атомдардың сипаттамалық спектрлері. Суретте 31.8 Әр түрлі элементтердің спектрлері көрсетілген. Бұл спектрлердің бірдей түрі әр түрлі атомдардағы ішкі қабаттар бірдей және тек энергиямен ерекшеленетіндігіне байланысты, өйткені тек қана энергия әр түрлі болады, өйткені ядро \u200b\u200bжағындағы қуат эффектісі артады, өйткені элементтің реттік нөмірі артады. Бұл жағдай қазіргі заманғы спектрлердің ядроға ақы өсірілуімен үлкен жиіліктерге ауысатындығына әкеледі. Бұл үлгі суреттен көрінеді. 31.8 және белгілі мосели заңы:
Қайда v спектрлік сызықтың жиілігі; Z- шығарылған элементтің атомдық саны; Бірақ және -Да - тұрақты.
Оптикалық және рентген спектрлерінің тағы бір айырмашылығы бар.
Атомның сипаттамалық рентгендік спектрі бұл атомның құрамына кіретін химиялық қосылысқа байланысты емес. Мысалы, оттегі атомының рентгендік спектрі O, O 2 және H 2 O үшін бірдей, ал осы қосылыстардың оптикалық спектрлері айтарлықтай ерекшеленеді. Атомның рентгенінің бұл ерекшелігі атау үшін негіз болды сипаттама.
Сипаттамалық сәуле әрқашан атомның ішкі қабаттарында, оның себептеріне қарамастан бос орын болған кезде пайда болады. Мысалы, сипаттамалық сәуле радиоактивті ыдырау түрлерінің бірінің біреуін, 32.1 қара (32.1 қара қараңыз), ол ішкі қабаттағы электронды өзекті алуда жатыр.
31.3. Затпен рентгендік реакция
Рентген сәулесін тіркеу және пайдалану, сондай-ақ оның биологиялық объектілерге әсері, рентгендік фотонның негізгі электрондар мен матолерлермен өзара әрекеттесудің бастапқы процестерімен анықталады.
Энергия қатынасына байланысты дана1 A фотоны және энергиясы 1 A және үш негізгі процесс бар.
Когерентті (классикалық) шашырау
Ұзақ толқындық рентген сәулесін тарату негізінен толқын ұзындығын өзгертпейді және ол аталады келісілген.Бұл фотон энергиясы иондау энергиясынан аз болған жағдайда пайда болады: дана< А және.
Бұл жағдайда рентген сәулелену фотосы мен атомның қуаты өзгермейді, содан кейін келісілген шашыраудың өзі биологиялық әрекетті тудырмайды. Алайда, рентген сәулесінен қорғауды құру кезінде ол бастапқы сәуленің бағытын өзгерту мүмкіндігін ескеруі керек. Бұл өзара әрекеттестіктің бұл түрі рентгендік құрылымдық талдау үшін маңызды (24.7 қараңыз).
Когерентті емес шашырау (Componton әсері)
1922 жылы A.h. КОТТОН, Ригид рентгенінің шашырауы байқаған, оқыраңқы сәуленің ену қабілетінің төмендеуін анықтады. Бұл шашыраған рентген сәулесінің толқын ұзындығы оқиғадан үлкен екенін білдіреді. Толқын ұзындығының өзгеруімен рентгендік шашырау аталады когерентті емесжәне құбылыстың өзі - косттон эффектісі.Егер фотон рентген сәулесінің энергиясы ионизация энергиясынан үлкен болса, ол пайда болады: hV\u003e A және.
Бұл құбылыс атоммен өзара әрекеттесу кезінде данафотон рентген сәулеленетін жаңа шашыраңқы фотонның пайда болуына жұмсалады hv »,электронды атомнан (ионизация энергиясы A және) және кинетикалық энергияның электрондық электронынан бөлінуіне Е-ке:
hV \u003d HV «+ A және + E.(31.6)
1 Мұнда иондау энергиясы бойынша атомнан немесе молекуладан тыс ішкі электрондарды жою үшін қажет энергия түсініледі.
Көптеген жағдайларда дана\u003e\u003e A және қарамастан компоненттің әсері ақысыз электрондарда жүреді, содан кейін сіз шамамен жаза аласыз:
hV \u003d HV «+ E K.(31.7)
Негізінен, осы құбылыста (31.9-сурет), екінші рентген сәулеленуімен қатар (Энергия) дана«Фотон) Қайтару электрондары пайда болады (кинетикалық энергия) E k.электронды). Бір уақытта атомдар немесе молекулалар ионға айналады.
Фотоотехникалық
Фотоэффект-де рентген сәулесін атомды сіңіреді, нәтижесінде электрон ұшады және атом иондалған (фотоларизация).
Жоғарыда талқыланған үш негізгі өзара іс-қимыл процесі басты, олар келесі екінші, Үшінші және т.б. әкеледі. Құбылыстар. Мысалы, иондалған атомдар тәндік спектрді шығаруы мүмкін, қозған атомдар көрінетін жарық (рентген және әуе кемесі) болуы мүмкін.
Суретте 31.10. 31.10 ЖҮКТЕУ ЖӨНІНДЕГІ РЕТТІ РЕТТЕУЛЕРДІҢ ДИЧРАМАСЫ Рентген фотонының энергиясына ұқсас бірнеше процестер болуы мүмкін, олар рентгендік фотонның энергиясы молекулалық-термиялық қозғалыстың энергиясына ауысады. Нәтижесінде заттың молекулалық құрамының өзгеруі болады.
Інжір сызбасында көрсетілген процестер. 31.10, астаналық құбылыстар заттың рентген сәулеленуі әсерінен байқалды. Олардың кейбірін тізімдеңіз.
Рентгендік амуал- рентген сәулесі бар бірнеше заттардың жарылуы. Платиносродистік барийдің мұндай жарығы рентген сәулелеріне сәулелерден ашық болады. Бұл құбылыс рентген сәулесін көріну үшін арнайы жарқыраған экрандар жасау үшін қолданылады, кейде X-Rays-тің фотопластикке әсерін арттыру үшін қолданылады.
Судағы сутегі асқын тотығу сияқты рентген сәулесінің химиялық әсері белгілі. Фотосуреттердің жазықтығына әсер ету, бұл сізге осындай сәулелерге әсер етуі мүмкін.
Иондаушы әсер рентген сәулелерінің әсерінен электр өткізгіштіктің жоғарылауында көрінеді. Бұл сипат пайдаланылады
дозиметрияда сәулеленудің осы түрін сандық бағалау үшін.
Көптеген процестер нәтижесінде X-Rays негізгі сәулесі заңға сәйкес әлсіреді (29.3). Біз оны формада жазамыз:
I \u003d i 0 e- »«, (31.8)
Қайда μ - бұл сызықтық қоныс аудару коэффициенті. Оны үш терминен, когерентті шашырауға, μ κ, μ ηκ және фото эффектісі μ f:
μ \u003d μ k μ + μ hk + μ f. (31.9)
Рентген сәулеленуінің қарқындылығы осы ағын өтетін зат санына пропорцияда әлсіреді. Егер сіз ось бойымен затты сығып қойсаңыз Х Мысалы, в. Бір рет ұлғайту арқылы в. Оның тығыздығы, содан кейін
31.4. Медицинада рентген сәулесін қолданудың физикалық негіздері
Диагностикалық мақсаттағы ішкі ағзаларды рентгендік-рентгенттік-рентгендік қолданудың маңызды дәрігерлерінің бірі (Рентгендік диагностика).
Диагностика үшін 60-120 Кевтің энергияымен фотондарды пайдаланыңыз. Осы энергиямен, әлсіреудің массалық коэффициенті негізінен фотоэлектрлік эффектпен анықталады. Оның мәні фото энергиясының үшінші дәрежесіне (λ 3-ке пропорционалды), қатаң сәулеленудің үлкен ену қабілетіне және сіңіргіш заттың атомдық санының үшінші дәрежесіне сәйкес келеді:
Рентген сәулеленуінің әр түрлі ұлпалармен сіңуіндегі айтарлықтай айырмашылық әр түрлі ұлпаларда көлеңкелі проекцияға, адам ағзасының ішкі мүшелерінің суреттерін көруге мүмкіндік береді.
Рентгендік диагностика екі нұсқада қолданылады: радиоскопия. - Сурет рентген-өлшемді экранда қаралады, рентгенография - Фильмде сурет бекітілген.
Егер оқытылатын орган және қоршаған органдар рентген сәулеленуімен шамамен бірдей әлсіресе, олар арнайы контрастты агенттерді пайдаланады. Мысалы, барий сульфатының кассалық массасының асқазанын және ішектерін толтыру, сіз олардың көлеңкелі бейнесін көре аласыз.
Экрандағы кескіннің жарықтылығы және фильмдегі экспозиция уақыты рентген сәулесінің қарқындылығына байланысты. Егер ол диагностикалау үшін қолданылса, қарқындылық қажет емес биологиялық зардаптарға әкелмеу үшін үлкен болуы мүмкін емес. Сондықтан, шағын рентгендік қарқындылықта кескінді жақсартатын бірқатар техникалық құрылғылар бар. Мұндай құрылғының мысалы ретінде сіз электронды-оптикалық түрлендіргіштерді көрсете аласыз (27.8 қараңыз). Халықтың жаппай сауалнамасымен радиографияның вариациясы кеңінен қолданылады - флорография - бұл үлкен рентген-рентген-күлкілі экраннан алынған, сезімтал шағын форматтағы пленкаға жазылады. Түсіру кезінде линза - үлкен жылтырлық, дайындалған суреттер арнайы үлкейткіште қарастырылады.
Рентгенографияның қызықты және перспективті шешімі - бұл әдіс рентгеномографиясы, және оның «машиналық нұсқасы» - cT сканерлеу.
Бұл сұрақты қарастырайық.
Кәдімгі радиограф дененің көп бөлігін қамтиды, әр түрлі мүшелер мен тіндердің бір-бірімен көлеңкесі бар. Егер антифарттағы мезгіл-мезгіл (31.1.1-сурет) болса, оны болдырмауға болады (31.1.11) рентген түтігін жылжытады Rt фильм Fp Нысанға қатысты Жөнінде Зерттеу. Дене рентген сәулелеріне арналған қатаң қосындылар бар, олар суреттегі шеңберлерде көрсетілген. Көрінуге болатындай, рентген түтігінің кез-келген позициясында рентген сәулелері (1, 2 т.с.) өту
нысанның кесілген нүктесі, ол мезгіл-мезгіл қозғалысқа келтірілген орталық болып табылады Rtжәне FP.Бұл нүкте аздап мөлдір емес қосу, ал қараңғы шеңберде көрсетілген. Оның көлеңкелі бейнесі бірге қозғалады Fp,тұрақты позицияны алу 1 2 және т.б. Денедегі қалған қосындылар (сүйектер, тығыздағыштар және т.б.) жасаңыз Fpкейбір ортақ фон, өйткені рентген сәулелері оларды үнемі ұстамайды. Тербеліс орталығының орнын өзгерту арқылы сіз рентгендік дене бейнесін алуға болады. Демек, аты - томография(қабат пост).
Сіз жұқа рентген сәулесін, экранды (орнына) пайдалана аласыз Fp)иондаушы сәулеленудің жартылай өткізгіш детекторларынан (32.5 қара) және компьютерлерден тұрады, томография кезінде көлеңкелі рентген бейнесін өңдеңіз. Томографияның осындай заманауи түрі (есептеу немесе компьютерлік рентгендік томография) дененің электронды-сәулелік түтігінің экранындағы қабаттың қабатындағы кескінге немесе сіңірудің айырмашылығымен 2 мм-ден аз мөлшерде дененің қабатты бейнесіне мүмкіндік береді рентген сәулесі 0,1% дейін. Бұл, мысалы, мидың сұр және ақ субстанциясын ажырата және өте аз ісіктерді білуге \u200b\u200bмүмкіндік береді.
