1-Mavzu: : Atom fizikasiga kirish. Rentgen nurlanishlari reja

eU=hν_max (8.2)
(8.2) formulada ν_max=c/λ_min ekanligini hisobga olgan holda λ_min uchun quyidagi ifodani yozish mumkin:
λ_min=hc/eU, (8.3)
(8.3) formulada
λ_min=λ_cheg,
λ_cheg – tutash spektrning eng qisqa chegaraviy to‘lqin uzunligi deyiladi. (8.3) formuladan ko‘rinadiki, tutash rentgen spektrining chegaraviy to‘lqin uzunligi faqat potensiallar ayirmasiga bog‘liq bo‘lib, anod materialiga bog‘liq emas.
(8.3) formulada U – kilovoltlarda va λ – angstremlarda ifodalana­digan bo‘lsa, uni quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin:
Å, (8.4)
(8.4) formulada elektronni tezlatuvchi potensial U=100 kV bo‘lganda tutash spektrni chegaralagan eng qisqa chegaraviy to‘lqin uzunlik λ_cheg=0,124Å ga teng bo‘ladi.
Rentgen spektroskopiyasida to‘lqin uzunligi XE – birliklarda ifodalanadi:
1XE=1,00225Å, (8.5)
(8.5) ifoda keltirilgan birliklarda hisoblangan to‘lqin uzunliklar tormozlanish rentgen nurlanishi tutash spektrining qisqa to‘lqinli sohasida joylashgan bo‘ladi.
Xarakteristik rentgen nurlari chiziqli spektrni hosil qiladi. Chiziqli spektrlar anod materialiga, uning atomi xossalariga bog‘liq bo‘ladi. Shuning uchun har bir element faqat o‘ziga xos xarakteristik rentgen nurlari chiqaradi.


8.4-rasm
Anod va katod orasiga qo‘yilgan potensiallar ayirmasining ma’lum qiymatida tezlashtirilgan elektronlarning energiyasi anod materiali atomining ichki qobiq­laridan elektronni urib chiqa­rishga yetarli bo‘lgan holda tormozlanish rentgen nurining tutash spektri fonida xarakteris­tik rentgen nurlarining qisqa spektral chiziqlari hosil bo‘ladi (8.4-rasm).
8.4-rasmda anod va katod orasida qo‘yilgan potensiallar ayirmasining 15, 20, 25, 30 kV qiymatlarida bo‘lgan tormozla­nish nurlanishining tutash spektri fonida xarakteristik rentgen nurlanishining spektral chiziqlari K_, K_ hosil bo‘lgan.


8.5-rasm
Rentgen spektrlarida spektral chiziqlar rentgen sathlari orasida bo‘ladigan elektron o‘tishlari natijasida hosil bo‘ladi. Elektron o‘tishlar L=±1, j=0, ±1 tanlash qoidalari bajarilishi asosida hosil bo‘ladi. Xarakteristik rentgen nurlarining spektral chiziqlari ma’lum qonuniyat bilan ketma-ket joylashadi. Spektral chiziqlar seriyalarga birlashtiriladi. Seriyalar K,L,M,N harflari bilan belgilanadi. Agar spektral chiziqlar elektronlarning K-qobiqqa o‘tishida hosil bo‘lgan bo‘lsa, spektral chiziqlar K-seriyaga tegishli bo‘ladi, L-seriya chiziq­lari elektronlarning L-qobiqqa o‘tishidan hosil bo‘lgan chiziqlardan iborat bo‘ladi. Boshqa seriyadagi spektral chiziqlar ham shunday hosil bo‘ladi. K-seriya spektrning eng qisqa to‘lqinli sohasida, L-seriya uzun to‘lqinlar sohasida, M va N seriyalar ko‘zga ko‘rinadigan sohada joylashgan bo‘ladi. Xarakteristik rentgen spektrida K,L,M,N seriyalarining hosil bo‘lishi sxematik ravishda 8.5-rasmda keltirilgan seriyadagi har bir chiziq o‘z belgisiga ega. Har bir chiziq qaysi seriyaga tegishli bo‘lsa, shu seriya nomi bilan aytiladi. Elektron qaysi qobiqdan o‘tgan bo‘lsa, shu qobiq indeksi bilan ko‘rsatiladi. Masalan, K_ yozuv elektron K qobiqga o‘tganligini bildiradi.  – indeksi elektron o‘tishlar yaqin qobiqdan bo‘lganligini,  – indeksi o‘tishlar yaqin qobiqdan keyingi qobiqdan bo‘lganligini ko‘rsatadi va h.k. Qobiqlar ,, – indekslar bilan K_, K_, K_ yoki L_, L_, L_ va h.k. ko‘rinishida yoziladi (8.5-rasm). K_ elektronning yaqin qobiqdan K qobiqqa o‘tishida chiqarilgan xarakteristik rentgen nuri energiyasi hosil bo‘lgan spektral chiziqdir. ,,, – harflariga qo‘yiladigan son indekslari uzun to‘lqin­lar spektral chiziqlar­dan boshlab seriyadagi chiziqlarning tartib ra­qamini ko‘rsatadi. K – seriya o‘z tuzilishiga ko‘ra, eng oddiy spektr hisoblanadi. Bu seriya uchta spektral chiziq­dan iborat bo‘lib, ular shartli ravishda K_, K_, K_ lar bilan belgilanadi. K_ – chizig‘i uzun to‘lqinli bo‘lib, kattaroq intensivlikka ega. K_ – chizig‘i ₁ va ₂ komponentlardan, ya’ni va – chiziqlaridan iborat bo‘lgan dublet tuzilishiga ega. K_ – chizig‘i to‘lqin uzunligi va intensivligi jihatidan K_ dan keyin turadi­gan chiziqdir. K_ – chizig‘i ham dublet tuzilishiga ega bo‘lib, va ko‘rinishida belgilanadi. va hamda va chiziq­lari bir-biridan energiya bo‘yicha juda oz farq qiladi. Bu chiziqlar rentgen spektrlarining “nozik strukturasi”ni hosil qiladi. K_ – chizig‘i qisqa to‘lqinli chiziq hisoblanadi. L-seriya K-seriyaga qaraganda murakkab tuzilishga ega bo‘ladi.


8.6-rasm
8.6a-rasmda ba’zi elementlar­ning K-seriya spektrlari keltirilgan. 8.6b-rasmda esa volframning L-seriya spektral chiziqlari tasvir­langan. Rasmlardan L-seriya K-seriyaga qaraganda murakkab tuzilganligini ko‘rish mumkin. K-qobiqdagi elektron atom bilan kuchli bog‘langan, L-elektron kuchsizroq, M-qobiqdagi elektron undan ham kuchsizroq bog‘langan. Shuning uchun elektronlarning LK o‘tishida hosil bo‘ladigan xarakteristik rentgen nurlanishi kvantlarining energiyasi L va K qobiqlaridagi elektronlarning bog‘lanish energiyalari farqiga teng bo‘ladi. Rentgen spektrlari atomning ichki qobiqlaridagi elektronlarning harakati tufayli hosil bo‘ladi. Atomning ichki qobiqlari bir xil tuzilishga ega bo‘lganligi uchun rentgen nurlari spektrlarida davriylik kuzatilmaydi. Spektral chiziqlar chastotalarining element tartib raqami Z ning ortishi bilan qisqa to‘lqinlar tomonga monoton siljishi kuzatiladi. Rentgen nurlari spektrida chiziqlar soni juda kam bo‘lib, chiziqlar bir xil tuzilishga ega bo‘ladi. Umuman rentgen nurlari spektrlari oddiy va bir xil tuzilishga ega. Rentgen spektrlarida atomga tegishli xossalar mavjud bo‘ladi. Shuning uchun ham rentgen nurlarining chiziqli spektrlari atomlarning murakkab elektron qobiqlari tuzilishini aniqlashga imkon beradi.