Рентген сәулелері және олардың қолданылуы

1. Кіріспе

2. Рентген түтіктері

3. Рентген сәулелерінің табиғаты

4. Рентген спектрлерінің түрлері

5. Рентген . құрылымдық тәсіл

6. Рентген . сәулелерінің жұтылуы

7. Қортынды

Оптикалық спектрдің ультракүлгін алқабының қысқа толқындық шетінен рентген спектрі деп аталатын спектрдің бір ерекше алқабы басталады. Бұл спектрлік алқапқа жататын сәулелердің толқыны , жалпы алғанда шеткі ультракүлгін сәулелердің толқынынан қысқа болады. Осындай өте қысқа толқынды ерекше сәулелер рентген сәулелері деп аталады. Бұл сәулелерді ең алғаш, 1895 жылы неміс физигі Рентген тапқан. Өте жоғары кернеу берілген түтіктегі катод сәулелерінің қасиеттеріін зерттеген кезінде, Рентген түтіктің жанындағы флуоресценция жарығын беретін экранның жарық шығарып тұратындығын байқаған. Рентген катод түтігін қара матамен жапқан кездеде, экран өзінің жарық шығаруын тоқтатпаған. Ол бұл құбылысты әрі қарай зерттей келе, экранда флуоресценция жарық шығаратын белгісіз сәуленің, анодтың анодтың катод сәулелері түсіп тұрған жерінен тарайтындығын тағайындаған. Осы ерекше сәулелерді рентген сәулелері деп атаймыз.
Катодтық сәулелер дегеніміз еркін электрондардың ағыны екендігі мәлім. Олай болса, рентген сәулелері шапшаң электрондар келіп соғылған қатты денеден таралатын, көзге көрінбейтін сәулелер болады. Бұл сәулелердің төмендегідей негізгі қасиеттері бар:
1. Рентген сәулелері кәдімгі жарық сәулелері өте алмайтын ағаш, шыны, темір, мата , қара қағаз сияқты денелерден жақсы өтеді; алтын, темір, барий сияқты заттардан нашар өтеді. Заттың тығыздығы артқан сайын және заттың құрамына кіретін химиялық элементтің реттік номері артқан сайын рентген сәулелерінің заттан өткенде жұтылу шамасы артатын болады. Рентген сәулелері заттан өту қабілетінің жоғарлығы арқасында медицинада, техникада кеңінен қолданылады.

1. Г. Б. Бокий . М.А. Порай –Кошиц. Рентгеноструктурный анализ,
1 том . М. 1964.
2. Вайншейн Э. Е. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллах,
М. 1967 .
3. Блохин М. А. Физика рентгеновских лучей, М. 1967.
4. Введение в физику. М. 1973.
5. Полатбеков П. Оптика. Алматы . 1967.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 35 бет
Таңдаулыға:

2

Мазмұны

1. Кіріспе

2. Рентген түтіктері

3. Рентген сәулелерінің табиғаты

4. Рентген спектрлерінің түрлері

5. Рентген - құрылымдық тәсіл

6. Рентген - сәулелерінің жұтылуы

7. Қортынды

2
К І Р І С П Е
Оптикалық спектрдің ультракүлгін алқабының қысқа толқындық
шетінен рентген спектрі деп аталатын спектрдің бір ерекше алқабы
басталады. Бұл спектрлік алқапқа жататын сәулелердің толқыны ,
жалпы алғанда шеткі ультракүлгін сәулелердің толқынынан қысқа болады.
Осындай өте қысқа толқынды ерекше сәулелер рентген сәулелері
деп аталады. Бұл сәулелерді ең алғаш, 1895 жылы неміс физигі
Рентген тапқан. Өте жоғары кернеу берілген түтіктегі катод
сәулелерінің қасиеттеріін зерттеген кезінде, Рентген түтіктің
жанындағы флуоресценция жарығын беретін экранның жарық шығарып
тұратындығын байқаған. Рентген катод түтігін қара матамен жапқан
кездеде, экран өзінің жарық шығаруын тоқтатпаған. Ол бұл
құбылысты әрі қарай зерттей келе, экранда флуоресценция жарық
шығаратын белгісіз сәуленің, анодтың анодтың катод сәулелері
түсіп тұрған жерінен тарайтындығын тағайындаған. Осы ерекше
сәулелерді рентген сәулелері деп атаймыз.
Катодтық сәулелер дегеніміз еркін электрондардың ағыны
екендігі мәлім. Олай болса, рентген сәулелері шапшаң электрондар
келіп соғылған қатты денеден таралатын, көзге көрінбейтін
сәулелер болады. Бұл сәулелердің төмендегідей негізгі қасиеттері
бар:
1. Рентген сәулелері кәдімгі жарық сәулелері өте алмайтын
ағаш, шыны, темір, мата , қара қағаз сияқты денелерден жақсы
өтеді; алтын, темір, барий сияқты заттардан нашар өтеді. Заттың
тығыздығы артқан сайын және заттың құрамына кіретін химиялық
элементтің реттік номері артқан сайын рентген сәулелерінің заттан
өткенде жұтылу шамасы артатын болады. Рентген сәулелері заттан
өту қабілетінің жоғарлығы арқасында медицинада, техникада кеңінен
қолданылады.
2. Жарық сәулелерінен оның ерекшілігінің бір түрі, рентген
сәулелері көзге көрінбейді. Кейбір заттар рентген сәулелері түскенде
люминесценция жарық шығарады. Мысалы: платиносинородты барийдан

3
жасалған экран жақсы флуоресценцияланады. Рентген сәулелері түскен
фотопластинка кәдімгі жарық сәулесі түскендей қараяды. Рентген
сәулелері газды иондайды. Рентген сәулелерінің осы қасиеттерін.
оларды регистрация жасауда және оларды зерттеу үшін қолданады.
а) көзбен бақылау тәсілі ( флуоресценция жарығын шығаратын
экран )
б) фотографиялық тәсіл (фотопластинканың қараюы )
в) ионизация тәсілі ( ионизация тоғын өлшеу )
3. Рентген сәулелерінің заттан өткенде әлсіреу
жәрежесі, рентген түтігінің анодын қандай заттан жасалғанына
байланысты. Затта жақсы жұтылатын рентген сәулесін “ жұмсақ “
рентген сәулесі дейді. Заттан өту қаблеті өте жоғары рентген
сәулесін “ қатты “ рентген сәулесі дейді. Атомдық номері
төмен металдан жасалған анод “ жұмсақ ” рентген сәулесін
шығарады.
4. Рентген сәулелері тірі организмдерде физиологиялық
өзгеріс туғызады. Рентген сәулелері тек қана диагностика жасау
үшін ғана қолданбайды , сонымен қатар ауруларды емдеу үшінде
қолданылады. Мысалы: тері аурулары , қауыпты ісік аурулары.
Сонымен қатар рентген сәулелері үлкен дозада адам организміне
қауыпты. Рентген сәулелері адам денесінде күйік туғызуы
мүмкін. Рентген сәулелері адам денесінде емделмейтін өзгерістер
туғызуы мүмкін.
5. Рентген сәулелері түзу бағытта таралады. Рентген
сәулелеріне магнит өрісі де, электр өрісі әсер еттейді, яғни
электр және магнит өрістерінің әсерінен олар өзінің бағытын
өзгертпейді. Рентген сәулелері заттан өткенде аздап қана сынады.

4
Рентген түтіктері
Рентген сәулелерін алу үшін арнаулы түтіктер қолданылады.
Рентген түтіктерінің ішінде К катод ( вольфрам сымнан жасалған )
және А анод, ол ауыр металдан ( платина, вольфрам т. б )
жасалады. Электр тоғы жіберілгенде ол катод қызады да одан
электрондар бөлініп шығады, сол электрондар К мен А арасындағы
потенциалдар айырымының әсерінен анодқа қарай үдей қозғалады. Олар
анодтың бір орнына шоғырланып соғылуы үшін вольфрам спиральды
әдетте металл цилиндрдің ішіне орналастырады. Металл цилиндр
катодтың спиралымен жалғасқан, сондықтан анодқа қарағанда теріс
зарядталған. Электрондар цилиндрдің бетінен тебіліп, кішкентай
ауданға шоғырланып, анодқа жетеді ( 1 - сурет ) .
Түтіктің ішіндегі ауа мұқиат сиретіледі, қалған ауа
сарқындысының қысымы болымсыз аз , шамамен 10 - 10 мм
сынап бағанасының қысымындай ғана болады. Сондықтан бұл
тітіктегі электр тоғы нағыз электрондардың ағыны болып табылыды,
оған газ иондары қатыспайды. Рентген түтіктерінің бір
артықшылығының бірі олардың катоды арқылы өтетін токтың
қалауымызша өзгертуге болады, олай болса катодтан ұшып шығатын
термоэлектрондардың мөлшерін өзгертіп отыруға болады. сонымен бірге
түтіктің катоды мен анодының потенциалдарының айырмасын өзгерте
отырып, термоэлектрондардың жылдамдығын демек олардың кинетикалық
энергиясын өзгертуге болады. Жоғарғы жылдамдықтағы термоэлектрондар
соғылған анодтан рентген сәулелері тарайды.
Рентген түтігі үздіксіз көп уақыт жұмыс істеген кезде
оның анодын қызып кетуден сақтау үшін, оны арнаулы тетік арқылы
ағын сумен салқындатып отырады.

1 - Сурет

Электрондар шоғын өндіру жолына байланысты рентген түтіктері
екіге бөлінеді: электрондық және иондық рентген түтіктері.
Электрондық рентген түтіктері. Электрондық рентген
түтіктертеріндегі электрондар шоғы, вакуумде қызған катод шығарған
термоэлектрондардан тұрады. Вальфрам сымнан жасалған катод арқылы
ток жібергенде, ол қызады да одан термоэлектрондар шыға бастайды.
Шыққан электрондар алғашқыда катодтың маңында жиналып, электрон
бұлтын құрайды. Катодқа берілген тоқ жоғарлаған сайын, катодтың
температурасы артады, осыдан катодтан шығаратын электрондардың саны
арта бастайды. Анод пен катодтың арасындағы жоғарғы кернеудің
мәні жоғарлағанда, катодтың маңындағы электрондар анодқа қарай
ұмтылады.
Егер анод пен катодтың арасындағы кернеу аса жоғары болмаса, онда
катодтың маңындағы электрондардың барлығы бірдей анодқа ұмтылмайды
Кернеудің мәні артқан сайын, уақыт бірлігінде анодқа ұмтылатын
электрондар саны арта бастайды. Осы жағдайда түтік арқылы
өтетін токтың шамасы артады. Енді анод пен катод арасындағы
кернеуді одан әрі өсірсек , катодтың маңындағы барлық электрондар
анодқа қарай ұмтылады. Ктодтың температурасы тұрақты (
катодтағы белгілі бір токтың мәніне сәйкес) болған жағдайда одан
ұшып шығатын
6
электрондардың саны тұрақты. Ток өзінің бір шекті мәніне жетеді.
Одан әрі кернеуді өсіргенмен, токтың шамасы одан әрі тұрақты
болып қалады.
Бұл жағдайда токтың шамасы, бірлік уақытта катодтан ұшып шығатын
электрондардың санына байланысты.
2 - суретте түтік арқылы өтетін токтың шамасының ,
анодтағы кернеуге байланысын, катодтағы токтың екі түрлі шамасы (
3,2 А және 2,0 А ) болған жағдайын сипаттайтын екі қисық
сызық келтірілген.
Катод тоғының белгілі бір шамасындағы, түтік арқылы өтетін
токтың ең үлкен шамасын қаныққан ток дейді. Рентген
түтіктерінің аноды
мен катодының арасына өте үлкен кернеу беріледі. Рентген
түтіктері қаныққан ток режимінде жұмыс істейді. Экспериментте
қанықан токтың тұрақтылығы дәлме – дәл орындалмайды. Анодтағы
кернеу өскен сайын, түтік арқылы өтетін токтың шамасы аздап
өсіп отырады. Анодтың кернеуі шашырауын электрондардың санын
азайтады, электрондардың анодқа жету мүмкіншілігінің ықтималдығын
арттырады.

2 - Сурет. Түтік арқылы өтетін ток шамасының
анодтағы кернеумен байланысы.

Түтік ішінде электрондардың ауа молекулаларымен соқтығыспауы
үшін, түтік ішіндегі ауа мұқиат сиретіледі. Түтік ішіндегі ауа
сиретілмеген жағдайда: біріншіден катодтың сымы тотыққа шалдығады,

7
екіншіден электрондар жолында кездескен ауа молекулаларымен
соқтығысып, оларды иондайды. Жаңа пайда болған электрондар өзін
туғызған электрондармен бірге анодқа қарай ұмтылады. Ал оң заряд
алған иондар катодқа бағытталады, катодпен соқтығысып оның сымын
тез істен шығарады.
К а т о д. Катодтың түрі жазық дөңгелек немесе цилиндр
тәрізді спираль болып келеді. Спираль металл сегмент тәріздес
қалқанның түбіне орналасады. Калқан катодтың сымымен жалғастырылған
, сондықтан оның заряды теріс. Қалқаннан электрондар шағылысып бір
бірлік кішкентай ауданға шоғырланады . Осы шоғырланған
электрондар анодқа ұмтылады.
А н о д. Анод болаттан немесе мыстан жасалады. Анодтың катодқа
қарайтын айнасының қандай материалдан жасалғандығының маңызы зор,
себебі осы материал жасалған элементтің атомдық номеріне байланысты
, рентген сәулелерінің қасиеті әр түрлі болады. Айнаның материалы
негізінен темірден, Мыстан, кобальттан , никельден, молибденнен ,
родиден күмістен және вольфрамнан жасалады. Рентген құрылымды
зерттеу тәсілдерде негізінен молибден мен вольфрамнан жасалған
анодтар жиі қолданылады.
Электрондар анодқа келіп соқтығысқанда оның кинетикалық
энергиясының үлкен бөлігі жылуға айналады ( анодтың кернеуі 20
- 80 кв кезде, рентген сәулесін өндіруге барлық жұмсалған
энергияның 1 – 2 %
ғана шығындалады.
Электрондық рентген түтіктерінің екі түрі болады:
дәнекерленген және алмалы – салмалы. Дәнекерленген рентген
түтіктерінде завод жағдайында ішінен ауа сорылады ( 10 -
10 мм сынап бағанасы ) қодануға қолайлы. Бұлардың кемшілігі
олардың анодтарын зертханалық жағдайда ауыстыруға болмайды ( БС В
-1, БСВ – 2, БСВ - 3 т. б. ) .
Алмалы – салмалы электрондық рентген түтіктерінде олардың
анодтарын және катодтарының сымын ауыстыруға мүмкіншілік бар. Бұл
рентген
8
түтіктері жұмыс жасаған кезде тұрақты түрде ауа сорылып отырылады,
сондықтан бұл түтіктер вакуумдық қодырғымен жабдықталады.
Иондық рентген түтіктері. Соғу арқылы иондану кезіндегі
газдағы электр разрядының нәтижесінде, иондық электр түтіктерінде
электрондар пайда болады. Мұнымен қатар оң зарядталған иондардың
катодқа келіп соғылуынан да пайда болады. Ауа молекулаларының
арасында космос сәулелері немесе жердегі радиоактивті заттардың
сәулелерінің арқасында аздаған иондар кездеседі. 10 -
10 мм сынаб бағанасына дейін сиретілген рентген түтіктерінің
электродтарында жоғарғы кернеу айырымын тудырсақ, иондардың саны
тез өсе бастайды. Мұның себебі: жоғарғы кернеудің нәтижесінде, оң
зарядталған иондар катодқа қарай ұмтылады, ал электрондар анодқа
қарай ұмтылады. Иондар мен электрондар жылдамдықтары жоғары
болғандықтан өздерінің жолдарында ауаның молекулаларын иондайды.
Жаңа пайда болған электрондар мен иондар өздерінің жолдарында
олар да ауаның молекулаларын иондайды.
Осы процесс осыдай ретпен қайталана береді, яғни электрондардың
және оң иондардың көшкіні пайда болады.
Оң иондар катодқа келіп соғылып, одан электрондардың ұшып
шығуына себепші болады. Бұл электрондар анодқа ұмтылып, жолында
соқтығысып жаңа электрондар ағыны мен жаңа оң иондардың ағыны
пайда болуына себепкер болады.
Бұл процесс пен қатар рентген түтіктерінің анод пен катод
арасындағы кеңістікте кері процесс жүреді ─ өздерінің соғысу
кезінде
жылдамдықтарын жоғалтқан оң иондар мен электрондар қосылады,
қайтадан өздерінің молекулаларын құрайды. Рентген түтіктерінің
стационарлық режимде жұмыс істеген жағдайында бұл екі процесс
теңеседі, сөйтіп, анодқа келіп соғылған электронның саны, катодтан
ұшып шығатын электрондардың санымен теңеседі. Электрондар анодқа

9
келіп соғылып тежеледі, оның кинетикалық энергиясы жылуға және
рентген сәулесінің энергиясына айналады,
Иондық және электрондық рентген түтіктерінің негізгі
айырмашылығы олардың катодтарының құрлысының әртірлі болуынан.
Негізінен иондық түтіктерде электрондар катодтың қызуынан пайда
болмайтын болғандықтан, яғни катодқа келіп оң иондардың соғылуынан
пайда болады. Сондықтан катодтың размері үлкен болуы керек ж әне
оның қызбауы керек. Катодтың маңындағы электр өрісі оған
перпендикуляр болып келеді. Электрондарды фокусировка жасау үшін
катод формасы ойыс айнаның түріне ұқсайды.
Иондық түтіктер алмалы - самалы болып келеді. Сондықтан оның
кейбір істен шыққан бөлшектерін ауыстыруға мүмкіншілік бар. Иондық
түтіктерде вакуумның шамасы 10 - 10 мм сынаб
бағанасы. Осындай дәрежеге дейін ауаны сирету аса қиын жұмыс
болып табылмайды. Иондық түтіктердің негізгі кемшілігі ─ олардың
тұрақсыздығы. Жұмыс кезінде түтіктің ішіндегі кысымның өзгеруі
мүмкін, бұл түтік арқылы өтетін тоқтың шамасын өзгертеді. Иондық
рентген түтіктерінде токтың шамасы тек қана түтік ішіндегі қысымға
байланысты.

10
Рентген сәулелерінің табиғаты
Рентген сәулелері, көзге көрінетін сәулелер
және радио толқындар сияқты толқындар сияқты толқындық процесс
болып табылады. Толқынның таралу кеңістігінің кезкелген
нүктесінде магниттік және электрлік өріс өмір сүреді. Магнит
және электр өрістерінің кернеулік векторлары Е мен Н өзара
перпендикуляр, олар
толқынның таралу бағытына перпендикуляр болып келеді. Бұл
өрістердің толқындық табиғаты олардың екі ретті периодтығынан
шығады. Кеңістікте таралуының периодығы және уақыт бойынша
периодтығы. Таралу бағытындағы кеңістіктің әр нүктесінде , бір
мезетте өрістердің электрлік және магниттік кернеуліктерін өлшесек
, олардың таралуы периодтық заңдылыққа бағынатындығын байқаймыз.
Өрістің бір нүктеде уақыт бойынша таралуы да периодтық заңдылыққа
бағынатындығын байқаймыз. Күрделі емес жағдайда өрістің таралуының
түрі синусоидалды болып келеді :
E = E cos (1)
H = H cos (2)
H және E магниттік және электрлік
кернеуліктерінің тербелісінің амплитудасы . Бұл амплитудалар шама
жағынан тең.
шамасы кеңістіктің R нүктесіндегі, уақыт моменті t болғандағы
тербелістің фазасы . - тұрақтысы , алғашқы
моменттегі, R = 0, t = 0
жағдайдағы тербелістің бастапқы фазасы.
Жоғарыда келтірілген теңдеуде толқын ұзындығы ─
кернеулік векторының бір цикл өзгеруі сиятындай арақашықтық. Т ─
өріс тербелісінің периоды ─ кернеулік векторының бір цикл
өзгеруіне кететін уақыт.
11
Электромагниттік толқындардың таралу жылдамдығы с ( шамасы
2, 99776 ∙ 10 см с ) ─ амплитуданың берілген мәнінің
кеңістікте орын ауыстыруы үшін қажет жылдамдық .
Е = 0 шарты орындалу үшін .
─ = 0
(3)
( 3) шарттың орындалуы қажет.
=
( 4)
c = =
Толқын периодына кері шама, бір өлшем уақыт бірлігіне келетін
тербеліс санын ─ тербеліс жиілігі дейміз.
Толқын жиілігі, толқынның таралу жылымдығы және ұзындығы өзара
төмендегідей байланыста:
c =
( 5)
Электромагниттік толқындардың толқын ұзындығы үлкен алқапты
қамтиды ─ космостық сәулелерден ( 10 см ) бастап ,
электр сымдарынан таралатын толқындарға ( 6000 км ) дейінгі
аралықты қамтиды. Барлық электромагниттік толқындар алқабын
шартты түрде
Төмендегідей бөліктерге бөлуге болады:
Космостық сәулелер 10 ─ 10 см
Гамма сәулелері 10 ─
10 см
Рентген сәулелері 10 ─
10 см
Ультракүлгін сәулелер 10 ─ 0,4 ∙
10 см
Көзге көрінетін жарық саулелері 0,4 ∙ 10─ 0,7
∙ 10см
Инфрақызыл сәулелер 0,7∙ 10 ─ 0,01 см
Радиотолқындар 0,01 см ─ 3-4 км
Электр сымдарының маңындағы толқындар 6000 км

12
Электромагниттік толқындардың көптеген қасиеттері олардың толқын
ұзындықтарына байланысты.
Электромагниттік толқындар тек қана толқын
ұзындықтарымен
( жиіліктерімен) ғана сипатталмайды, сонмен қатар
интенсивтігіменде сипатталады. Сәулелердің интенсивтігі дегеніміз
─ көлденең қимасы
1 см ауданға 1 с аралығында келетін энергия шамасы.
Электродинамикадан, бізге белгілі интенсивтіктің уақыт бойынша
орташа шамасы ─ электр және магнит өрістерінің
кернеуліктерінің амплитудасы арқылы төмендегідей формуламен
өрнектеледі:
I = E = H
Электормагниттік сәулелерді сипаттау міндетті түрде кванттық-
механикалық сипаттаумен толықтырылуы керек. Сәулелерді тек
қана толқын ретінде қарастырмай , сонымен қатар кішкентай
бөлшектердің ағыны ─ фотондардың немесе кванттардың ағыны
ретінде қарастыруға болады. Рентген сәулелердің кванттық
қасиеттері , олардың
затпен әсерлесуінің нәтижесінде байқалады ─ жұтылғанда және
шашырағанында. Фотоэффект құбылысы ─ жарықтың жекеленген
фотондарының заттармен әсерлесуінің нәтижесі. Жарықтың
фотондарының энергиясы:
= h
h - Планк тұрақтысы , оның шамасы 6,6242 ∙ 10 эрг ∙
сек , -
сәуле толқынының жиілігі . Рентген сәулелерінің толқын жиілігі
өте үлкен болғандықтан , олардың кванттық қасиеттері анық
байқалады. Әрбір кванттың энергисы оның толқын ұзындығымен және
жиілігімен байланысты. Электромагниттік сәулелердің энергиясы
олардың кванттарының санымен ( N ) ─ яғни бір уақыт бірлігінде,
бір өлшем ауданға келетін .
I = N h
13
Рентген спектрлерінің түрлері
Кристалға түскен рентген сәулелерінің дифракциялану
құбылысының екі түрлі маңызы бар. Бір жағынан бұл құбылыс
заттардың құрлысын зерттеуге мүмкіншілік жасады. Екінші жағынан
рентген сәулелерінің өздерінің спектрін зерттеуге мүмкіншілік
жасады.
Рентген сәулелері табылғаннан кейін бес жыл ішінде , оның
спектрлері тексеріліп , заңдылықтары ашылды. Рентген
спектрлері бір-
бірімен қабаттасып жататын , екі спектрден тұратындығы
анықталды:
үздіксіз толқындар ұзындықтарынан тұратын тұтас спектрден
тұрады
және жеке – жеке толқын ұзындықтарға сәйкес келетін
сызықтық спектрден тұрады. Бұл екі түрлі спектрлердің толқын
ұзындықтары және интенсивтігі әр түрлі заңдылықтармен
сипатталады.
Тұтас спектрдің толқын ұзындығы және интенсивтігі , негізінен
түтіктің
жұмыс істеу режиміне байланысты , яғни анодқа берілген кернеуге
және
түтік арқылы өтетін токтың шамасына байланысты. Ал, сызықтық
спектр қасиеттері анодтың қандай материалдан жасалғанына
байланысты. Сызықтық спектрдің толқын ұзындығы , тек рентген
сәулелерін шығаратын анодтың қандай химиялық элементтен
жасалғандығына байланысты. Сондықтан сызықтық рентген спектрі
характеристикалық спектр делінеді . Анод пен катодтың
арасындағы
кернеу төмен болған жағдайда , тек қана тұтас спектр пайда
болады.
Кернеу жоғарлап өзінің бір белгілі шегіне жеткенде , тұтас
спектрге
қосарласып характеристикалық спектр шығарыла бастайды.
1. Тұтас рентген спектрі. 3 - суретте ( а ) әр
түрлі анодындағы кернеуге байланысты тұтас спектрдің
интенсивтігінің толқын ұзындығына байланысты таралуы берілген.
3 - суретте ( б ) түтіктегі әр түрлі токтың шамасына
байланысты тұтас спектрдің толқын ұзындығына байланысты
таралуы берілген.

14
3 - суретте ( в ) анодының материалына байланысты спектрдің
толқын ұзындығына байланысты таралуы берілген.
3 - суретте берілген диаграммалардан байқайтынымыз : спектрлердің
интенсивтіктері , анодына берілген кернеуге , түтік арқылы
өтетін тоққа және анод жасалған химиялық элементтің
атомдық
номерімен ( Z ) тура пропорциональдық байланыста екендігі.
Тұтас спектрдің интенсивтігі шамамен алғанда төмендегідей
формуламен анықталады.

I = I Z U

Классикалық электродинамика тұрғысынан қарағанда , анод
жасалған химиялық элементтің ядросының өрісінде электрондардың
кенеттен тоқталуының нәтижесінде тұтас спектр пайда болады.

3 - Сурет

Кезкелген үдей қозғалған зарядталған бөлшек , өзі
қозғалған ортаға электромагниттік сәуле шығарады . Кезкелген
электрон анодтың бетіне келіп соғылғанда , электромагниттік
импульс пайда болады.

15
Әр электрон туғызған импульсты , бір – біріне тұтасып кететін ,
әр түрлі электромагниттік толқындардың қосындысы деп қарастыруға
болады.
Анодына үздіксіз әртүрлі жылдамдықтағы электрондар
соғылатын болғандықтан , барлық электромагниттік импульстің
жиынтығын ─ үздіксіз таралатын электромагниттік сәулелер
ретінде , яғни үздіксіз кванттар ағыны ретінде қарастыруға
болады . Әрбір электрон анодта кенеттен тоқталғанда , оның
кинетикалық энергиясының бір бөлігі жылуға айналады , екінші
бөлігі рентген квантына айналады. Рентген квантына
электронның кинетикалық энергиясының қандай бөлігі айналуына
байланысты , рентген квантының ( h ) жиілігі әр түрлі
болады. Егер электронның барлық кинетикалық энергиясы
рентген квантына айналған жағдайда , оның жиілігі үлкен ,
толқын ұзындығы қысқа болажды .
Электрондардың кинетикалық энергияларының шамасы ─
түтіктің ішіндегі электр өрісі күшінің оны катодтан анодына
жеткізу үшін істелген жұмыс шамасына тең .
А = U e
U - анод пен катод арасындағы кернеу
е - электронның заряды
Электрон квантының энергиясы : h = h

c - электромагниттік толқын жылдамдығы
U e = h ,
= ∙
Егер толқын ұзындықты ангстреммен , ал кернеуді киловольтпен
өлшесек , онда = осы байланыстың
дұрыстығы тәжрибеде анықталды. Рентген спекрі алқабының қысқа
толқын жағының толқын ұзындығы ─ анодындағы кернеуге
кері пропорционал .
16
Анодындағы кернеу өскен сайын рентген толқынының алқабы қысқа
толқын жаққа қарай ығысады.
2. Сызықтық рентген спектрі . Егер анодқа соғылатын
электрондардың энергиясы бір белгілі шамаға тең немесе одан
артық болса , онда анодтан жоғарыда айтылған бөгеліс
рентген сәулелерінен басқа рентген сәулелері таралады. Оның
спектрі дара – дара сызықтардан тұрады , сондықтан оларды сызықтық
спектр дейді . Бұл сәулелер анод жасалған заттың атомының
ішінде болған процесстерге байланысты пайда болады. Осындай
процестер жүру үшін анодтың затына лайық минималь энергия
жұмсалуы қажет. Сондықтан қоздырылған монохромат
сәулелер анод жасалған затты сипаттайды , содықтан оларды
сипаттауыш рентген сәулелері деп атайды.
Рентген түтіктерінің анодының атомының электр өрісіне ,
кинетикалық энергиясы үлкен басқа электрон енетін болса , ол
атомның энергетикалық жүйесімен әсерлеседі , өзінің энергиясын
атомның бір электронына беріп атом қозған күйге өтуі мүмкін .
Яғни анод атомының ішкі электрондарынң бірі жоғарғы бос
деңгейлердің біріне өтуі мүмкін немесе атомнан шығып кетуі
мүмкін. Электрон атомнан шығып кеткен жағдайда атом
ионданады. Атом қозған күйде 10 с уақыт қана бола алады .
Атомның ішкі деңгейіндегі бос орынға жоғарғы деңгейден электрон
көшіп , атом рентген квантын шығарады.
Рентген сәулелерінің спектрлері ─ тұтас және сызықтық
болып екіге бөлінеді. Сызықтық спектр алу үшін берілген
рентген түтігіне жұмсалған кернеу белгілі бір шамадан артық
болуы қажет , ал тұтас рентген спектрі кернеу ол шамаға
жетпей – ақ байқалады. Олай
болса болса сызықтық сызықтық спектр мен тұтас спектр
бірге байқалады. Әдетте тұтас спектрдің интенсивтігі сызықтық
спектрдікінен әлдеқайда бәсең болады. Егер рентген
сәулелерінің
17
спектрі фотопластинкаға түсірілген болса , сонда пластинканың
беті бір сыдырғы сұрғылт тартады да оның үстінде қара
сызықтар пайда болады : мұндағы тұтас фон тұтас спектр , дара
сызықтар жинағы ─ сызықтық спектр ( сипаттауыш спектр )
болып табылады .
Әр түрлі заттардың сипаттауыш рентген спектрін бір
жүйеге келтіріп , ең алғаш ағылшын физигі Мозели 1913 - 1914
зерттеген болатын . Ол өзінің зерттеулерін жүргізгенде
айналғыш кристалл методын пайдаланған. Зерттелетін затты
анод ретінде пайдаланған .
Одан таралатын рентген спектрлерін фотопластинкаға түсірген.
Сонда
ол сипаттауыш спектр құрайтын сызықтардың екі топқа , яғни екі
серияға бөлінетіндігін байқаған. Олардың ең қысқа толкындар
алқабындағысын К - сирия , ал одан ұзынырақ толқындар
алқабындағысын L - сериясы деп атайды. Ауыр
элементтердің
( Z 66 ) cипаттауыш рентген спектрлерінде бұлардан ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.