Mavzu: Rentgen nurlari va uning tarkibiy tuzilishini о’rganish

Keng dasta metodi. (Mozli, 1913у). Bu metodda nurlar kristallga kengaya boradigan dasta tarzida tushiriladi, bunda dasta xilma-xil sirpanish burchaklari hosil qiladi. Bu holda Bregg munosabatiga (formulasiga) asosan, to'lqin uzunligi turlicha bo'lgan nurlar turli xil burchaklar hosil qilib qaytadi va bunda plastinkada turli uzunlikdagi tolqinlarning difraksion maksimumlari, ya'ni rentgen impulsining spektri paydo bo'ladi (2.1-rasm).

Bu metod Rentgen nurlarining spektrografiyasiga bag'ishlangan juda muhim birinchi ishlarda qo'llanilgan. Hozirgi vaqtda bu metod tarix nuqtai nazaridangina ahamiyatga ega.

Aylanuvchi (tebranuvchi) kristal metodi. Bu metodda nurlar kristallga parallel dasta bo'lib tushadi. Bu metodda nurlar kristallga parallel dasta bo'lib tushadi, biroq, rasmga olish vaqtida kristall soat mexanizmi vositasida tebranib turadi (goh bir tomonga, goh boshqa tomonga burilib turadi) va shunday qilib Rentgen nurlanishining birlamchi dastasi bilan xilma-xil sirpanish burchaklari hosil qiladi. Shuning uchun bu yerda ham Rentgen impulsining spektri hosil bo'ladi.

2.1-rasm. Rentgen nurlaming spektroskopiyasini yengil dasta va aylanuvchi (tebranuvchi) kristall metod bilan olish sxemasi

Bu metod hozirgi zamon Rentgen spektral asboblari qurishga asos qilib olingan.

Bu usul rentgen nurlarining tayinli uzunlikdagi to'lqinlarini ajratishda (monoxromatorlar) yoki monoxromatik nurlarning to'lqin uzunliklarini aniqlashda (spektrometrlar) ishlatiladi.

Rentgen spektrografiyasining eng muhim tatbiqi-kristallar strukturasini (keyingi vaqtlarda hatto molekulalar strukturasini ham) rentgen nurlari yordamida tadqiq etish va kristall panjaraning parametrlarini aniqlashdir. O'lchamlari yetarlicha bo’lgan monokristallarga ega bo'lganimizda bunday struktura tadqiqotlarida Laue metodidan foydalanish mumkin, biroq bunda tutash spektrli rentgen nurlari qo'llaniladi[5].

Kristall kukuni yoki polikristall jismlar bo’lgan holda struktura tadqiqotini 1916-yilda Debay va Sherer, shuningdek Xell taklif etgan metod bilan amalga oshirish mumkin. Kristall kukunidan presslab ishlangan ustunchaga yoki polikristall materialdan yasalgan tayoqchaga rentgen nurlarining monoxromatik dastasi turli xil vaziyatda joylashgan, shuning uchun tushayotgan dasta atom tekisliklari bilan juda xilma-xil burchaklar hosil qiladi, to'lqin uzunligi tayinli bo’lgan nurlarning turli qiymatlariga mos keluvchi turli xil atom tekisliklaridan turli xil burchaklar hosil qilib qaytadi, bu nurlar preparat atrofidagi fotoplyonkada tegishli difraksion manzara hosil qiladi.

2.2-rasm. Rentgen nurlarining spektroskopiyasini turli vaziyatda joylashganda kristallar metodi bilan olish sxemasi

Hosil bo'lgan rentgenogramma 2.2-rasmda ko'rsatilgan, markazda to'g'ri dastaning izi ko'rinib turibdi, o'ng va chap tomonda qaytgan nurlarning izlari joylashgan bo’lib, simmetri tushgan izlarning har bir jufti nurlarning tayinli bir yo'nalishli kristallografik tekisliklardan qatnashga mos keladi. -to'lqin uzunligini bilgan holda sirpanish burchaklarini o'lchab topib, biz bundan rentgenogramma yordamida monokristall obyektlarini strukturasini aniqlay olamiz, ko'pchilik metallar va texnikada ishlatiladigan boshqa materiallar monokristalldir. Agar rentgen nurlarini tekshirishda difraksion panjarasini sifatida davri qiyosan kattaroq bo'lgan sun'iy yassi panjara qo'llanilsa va unga rentgen nurlari 90°ga yaqin burchak hosil qilib tushirilsa, u holda yassi panjaradan hosil bo'lgan difraksiyani, ya'ni hamma to'lqin uzunliklariga mos keladigan maksimumli manzarani kuzatish mumkin.

Nurlarni yassi panjaralarga qiyalatib tushirish rentgen nurlarining to’lqin uzunligini juda aniq o’lchashga imkon berdi. Osh tuzning fazoviy panjarasi ustida ham o'sha o'lchashlarni takrorlab, rentgen nurlanishining ma'lum uzunligiga qarab osh tuzi panjarasining davrini aniq topish, ya'ni shu panjarani hosil qiluvchi ionlar orasidagi masofani aniqlash mumkin. Bunga qarab bir molli moddadagi molekulalar sonining, ya'ni Avogadro sonining aniq qiymati topildi. Avogadro sonining bu usulda topilgan qiymatlari eng ishonchlidir. Bu o’lchash natijalariga muvofiq, Avogadro sonining eski 6,0247* 10²³ mol' (1955 у.) qiymati o'rniga 6,022045* 10²³ mor"¹ (1974-y) olish taklif etilgan.

Rentgen impulsi «oq» bo'lgan holda ham, ya'ni bu impuls tutash spektr hosil qiladigan holda ham spektr xarakterini oldingi bayon etilgan metodlar bilan tadqiq etish mumkin. Odatdagi sharoitlarda rentgen trubkasida elektronlarning anodga urilib tormozlanishida hosil bo'lgan rentgen nurlarining spektri mana shunday xarakterda bo'ladi. Bunda elektronning tezligi tasodifiy ravishda o'zgarib qoladi, hosil bo'lgan nurlanish xilma xil to'lqin uzunliklarining to'plamiga ekvivalent bo'lgan mutlaqo «nomuntazam» impuls bo'ladi. Biroq bunday impulslar bilan bir qatorda yanada monoxromatik bo'lgan nurlanish ham hosil bo'ladi. Anodga ma'lum bir tezlikli elektronlar yog'dirilganda bunday hodisa yuz beradi, elektronlar tezligi anod moddasiga borliq bo'lgan biror qiymatga teng bo'lganda anod deyarli monoxromatik nurlar manbai bo'lib qolib, bu nurlarning to'lqin uzunligi mana shu anod moddasi uchun xarakterli bo'ladi. Bunday nurlar bu moddaning atomlari ichida yuz beradigan protsesslar tufayli hosil bo'ladi. Bunday protsesslani yuzaga keltirish uchun anod moddasiga xos bo'lgan ma'lum bir minimal energiya talab qilinadi. Hosil bo'lgan monoxromatik nurlar anod moddasini xarakterlaydi va shuning uchun xarakteristik nurlar deb ataladi.

Rentgen spektroskopiyasining metodlari ma'lum bo'lgan hozirgi vaqtda rentgen nurlanishining qattiqligi tushunchasini aniqroq to'lqin uzunligi tushunchasi bilan almashtirsa bo'ladi. Bunga muvofiq ravishda biz tayinli bir moddaning xarakteristik nurlanishini ma'lum to'lqin uzunligiga ega bo'lgan nurlanish deb ta'riflaymiz.

Rentgenning odatdagi trubka chiqaradigan «oq yorug'ligi» uzunligi turli xil bo'lgan nurlar to'plamidan, demak qattiqligi turlicha bo'lgan nurlar to'plamidan iborat. Biz bunday nurlarning qattiqligini tilga olar ekanmiz mazkur impulsning asosiy qismini xarakterlovchi biror o'rtacha miqdorni nazarda tutamiz. Bunday ma'noda mazkur impulsni xarakterlovchi biror o'rtacha to'lqin uzunligi to’g'risida gapirish ham mumkin. Bu o'rtacha to'lqin uzunligi bi1an trubkaga berilgan tezlatuvchi V kuchlanish orasidagi munosabatini topish mumkin. Tajribadan topilgan bu munosabatdan ko'rinishicha, to'lqin uzunligi kamayganda nurlanishning yutilish koeffitsiyenti tez kamayib ketadi. Biroq har bir modda uchun to'lqin uzunliklarining sohalari borki, bu sohalarda yutilish odatdagidan keskin (8-10 marta) ortib ketadi (selektiv yutilish). Bunday sohalar mazkur moddaning xarakteristik nurlanish sohalariga mos keladi[6].

3. Rentgen nurlarining amalda qo'llanilishi
Rentgen nurlarining to'lqin xossaga ega ekanligini payqash qiyinligiga uning to'lqin uzunligi nihoyatda qisqa ekanligi sabab bo'ladi. Haqiqatdan ham, to'lqin uzunliklarini o'lchash shuni ko'rsatadiki, odatdagi rentgen trubkalari qo'llanganda biz uzunligi nanometrning o'ndan bir ulushlari bilan o'lchanadigan to'lqinlar bilan, ya'ni ko'zga ko'rinadigan yorug'lik to'lqinlarining uzunligidan ming marta qisqa bo'lgan to'lqinlar bilan ish ko'ramiz.

Davriy sistemadagi turli kimyoviy elementlarning xarakteristik nurianishining to'lqin uzunliklari ham o'shanday tartibda bo'ladi. Har bir element bir necha gruppa xarakteristik nurlar chiqara oladi, atom nomeri kattaroq bo'lgan elementlarga yutilgan sari xarakteristik nurlarning qattiqligi ortadi. Agar qattiq xarakteristik nurlarni o'zaro solishtirsak, to'lqin uzunliklari quyidagicha bo'ladi, Mg uchun 0,95 nm, Fe uchun 0, 17 nrn, Ag uchun 0,05 nm, W uchun 0,018 nm va eng og'ir element bo'lmishlar uchun 0,01 nm. To'lqin uzunligining bunchalik qisqa bo'lishi va shunga yarasha chastotasining nihoyatda katta bo'lishi oqibatida rentgen nurlanishining korpuskulyar (kvant) xarakteri baralla ko'rinadi. Shuning uchun rentgen nurlarining to'lqin ekanligini ko'rsatadigan tomonlari aniq ko'rinadigan qiyin tajribalar qilib ko'rish talab etiladi. Shunga qaramasdan, keyingi yillarda bu sohada katta-katta yutuqlar qo'lga kiritildi. Bu sohadan, ya'ni rentgen nurlarining optikasidan olingan asosiy faktlarning bir nechtasi bilan tanishib chiqamiz.

Muntazam qaytish. Odatdagi ko'zgusimon sirt rentgen nurlari uchun ancha g'adir-budir hisoblanadi, bu sirtga juda sirpanuvchan burchak ostida tushgandagina nurlar muntazam qaytishi mumkin. Rentgen nurlari tajribada mana shunday qaytarib ko'rilgan, undan tashqari, qaytaruvchi difraksion panjara o'sha prinsipga asoslangan.

Nurlar muntazam qaytariladigan boshqa usul Laue tajribasida qo'llaniladi, bu tajribada qaytaruvchi sirt sifatida kristallografik tekisliklar olinadi, bu tekisliklarda atomlar sun'iy ravishda silliqlangan har qanday yassi sirtga qaraganda beqiyos darajada yaxshi tekislik hosil qiladi (bularda atomlar qat'iy ravishda davriy joylashadi) [7].

Sinish Rentgen nurlarining sinishi to'g’risidagi dastlabki ko'rsatmalar kristalldan hosil bo'lgan difraksiyadagi maksimumiarning vaziyatini aniqlovchi Bregg shartiga muvofiq kelmay qolishda topildi. Bregg shartiga muvofiq kelmay qolishga kristalldan chiqishda nurlar sinadi degan faraz sabab qilib ko'rsatildi. Bunga qarab rentgen nurlari uchun sindirish ko'rsatkichini baholash mumkin edi. Bu ko'rsatkich birdan kichik bo'lib chiqdi. Shunga muvofiq ravishda havo-muhit chegarasida to'la ichki qavtish hodisasi bo'lishi mumkinligi tajribada qilib ko'rildi. Masalan, havo-shisha chegarasida sirpanishning limit burchagi 11 ga teng bo'lib chiqadi, bunga asoslanib turib rentgen nurlari uchun shishaning sindirish ko'rsatkichini aniqlash mumkin edi.

Shisha prizmaga rentgen nurlarining kengaya boruvchi dastasi tushirilganda rentgen nurlari sinishi kuzatildi. Dastadagi ba'zan nurlar limit burchakdan kattaroq, burchak hosil qilib tushib, to'la ichki sovitgan, boshqa nurlar esa prizmada sinib, spektr bo'lib yoyilgan. Shunday qilib, rentgen nurlarining dispersiyasi, ya'ni sindirish ko'rsatkichining to'lqin uzunligiga bog'liq bo'lishi ko'rsatildi va o'lchandi. Sindirish ko'rsatkichi birdan juda oz farq qiladi, turli to'lqin uzunliklarga tegishli sindirish ko'rsatkichlari farqi yanada kichik, shuning uchun bularga tegishli o'lchash ishlari ancha kam aniqlikda bajarilgan. Oldin aytib o'tilganlarning hammasi rentgen nurlari odatdagi yorug'likdan o'zining to'lqin uzunligi juda kichik bo'lishi jihatidan farqi qiladigan elektromagnitik to'lqinlar ekanligini ko'rsatadi. Biroq Rentgen nurlarining to'lqin uzunliklari ham nihoyatda xilma-xildir. Odatda Rentgen nurlarining to'lqin uzunliklari yorug'likning to'lqin uzunliklaridan yuz va ming marta kichik bo'lgani holda to'lqin uzunligi ancha katta bo'lgan yumshoq rentgen nurlari ham bo'lishi mumkin. Ularni kuzatish qiyinligining sababi shunday, ularni hamma jismlar juda osongina yutadi, bu jihatdan qaraganda yumshoq rentgen nurlari qisqa ultrabinafsha nurlarga o'xshaydi. Haqiqatdan ham, oson yutiladigan bunday nurlar bilan ishlaganda zarur bo'ladigan ehtiyotkorlik choralari ko'rish bilan to'lqin uzunligi ultrabinafsha nurlar sohasiga to'gri keladigan rentgen nurlarini kuzatishga muyassar bo'ldik. Ravshanki, bunday holda rentgen nurlari bilan ultrabinafsha nurlar o'rtasida hech qanday farq yo'q. Ularga rentgen nurlari yoki ultrabinafsha nurlar deb nom berish ularning hosil qilinish usuliga bog'liq. Agar nurlarni hosil qilish rentgen nurlarini hosil qilish metodlariga mos kelsa, ya'ni bu yumshoq nurlarga biz qattiqroq rentgen nurlari tomonidan yondashsak, u holda bu nurlarni rentgen nurlari deb ataymiz. Aksincha, agar nurlar ultrabinafsha nurlar hosil qilishda qo'llaniladigan usullar bilan hosil qilinsa, ya'ni bu nurlarga biz yanada uzunroq ultrabinafsha nurlar tomonidan yondashsak, u holda bu nurlarni ultrabinafsha nurlar jumlasiga kiritish kerak bo'ladi. Gers nurlari bilan infraqizil nurlar orasidagi soha to'ldirilganiga o'xshab hozirgi vaqtda rentgen nurlari bilan ultrabinafsha nurlar orasidagi soha to'ldirilgan. Juda qisqa to'lqinlar tomon shkala qattiq rentgen nurlaridan o’tmaydi. Tabiatda odatdagi rentgen nurlaridan ham ancha qisqa to'lqinlar bor. Bular radioaktiv moddalar chiqaradigan nurlardir, bular tabiatan rentgen to'lqinlari bilan bir xil bo'lishi, lekin ulardan qattiqligi ortiq bo'lishi jihatidan farq qiladi. Xilma-xil radioaktiv moddalar to'lqin uzunliklari har xil bo'lgan nurlar chiqaradi, ba'zi rentgen nurlaridan yumshoqroq bo'lgan nurlardan (poloniy chiqaradigan nurlardan) to'lqin uzunligi odatdagi eng qattiq rentgen nurlarining turli uzunligidan yuzlab marta qisqa bo'lgan nurlargacha (S chiqaradigan nurlargacha) bo'lgan nurlar. Shunday qilib, elektromagnitik to'lqinlar shkalasi juda uzun elektromagnitik radioto'lqinlardan tortib uzunligi angstremning mingdan bir ulushlari bilan o'lchanadigan to'lqinlargacha bo'lgan uzluksiz ravishda to'ldirilgan gradatsiyadan iborat. Albatta, yanada qisqa -to'lqinlar bo'lishi mumkinligi inkor etilmaydi. Masalan, yorug'lik tezligiga yaqin tezlik bilan xarakatlanuvchi korpuskulalar oqimidan iborat bo'lgan kosmik nurlar o'tganda to'lqin uzunligi juda qisqa bo'lgan nurlar hosil bo'ladi.3.1-rasmdagi diagram ma elektromagnitik to'lqinlarning butun shkalasi to'g'risida tasavvur beradi. Sohalarning bir-birini qisman ko'plab sohalarga bunday bo'lishning naqadar shartli ekanini ko'rsatadi. Shkalaga yozilgan to'lqin uzunliklarining diapazoni nihoyatda katta bo'lishi tufayli shkala logarifmik masshtabda tasvirlangan. Ko'pgina insonlar o'z sog'ligini tekshirtirganlarida rentgen kamerasiga kirganlar albatta. Rentgenda inson tanasining turli qismlaridagi ko'zga ko'rinmaydigan ichki a'zolarining rasmlarini olish imkoniyatlari haqida ancha-muncha insonlarimiz xabardor. Rentgen nurlarining noshaffof jismlardan o'ta olish xususiyatidan tibbiyotda va ilmiy tadqiqot ishlarida keng qo'llaniladi.Tibbiyotda chiqqan va singan suyaklami ko'rish, o'pkada va boshqa a'zolardagi chet o'simtalarni toppish va davolash ishlarida foydalanilsa, metallurgiyada tayyor metal buyumlar ichida deffektlarni aniqlashda qo'llaniladi. Rentgen ko'rigining zarari shuki, u yurak qon-tomir tizimiga zarar yetkazadi. Shuning uchun ham rentgendan ketma-ket o'tmaslik kerak, oraliq kamida 6-8 oy bo'lishi kerak. Rentgen apparatini rentgen kabinetidan tashqarida foydalanishda xodim yuqori kuchlanishni hisobga olgan holda, nurlanish manbasidan kamida 2.5 metr uzoqda bo'lishi va nurlanishdan himoya vositalarini qo'llagan holda ish bajarishi lozim [9.10].

XULOSA

Vilgelm Rentgen 1895-yil anod va katoddan iborat vakuum trubkalarida tajriba o'tkazayotib bir qancha yangi hodisalarni va noma'lum nurlarni kuzatadi, tasodifan Rentgen qo'l suyaklarining qora tasvirini plastinkada ko'rib qoladi. Bu nurlarni har qanday to'siqdan, odam tanasi, qog'oz, karton va yupqa metal qatlamidan osongina o'ta olish qobiliyati borligini aniqladi. Boshqa nurlardan va quyosh nurlaridan farqli bo'lgan bunday ko'zga ko'rinmas bu nurni tushintirib berish oson emas edi, shu sababli Rentgen bu nurlarni X-nur, ya'ni ketib chiqishi noma'lum nur deb ta'rifladi, keyinchalik olinilar bu nurni Rentgen nuri deb nomlashdi. Bu nur hozirgi hayotda juda keng qo'llanilmoqda, ayniqsa tibbiyot sohasining rivojiga bu nurlarning ahamiyati g'ovat kattadir. Xulosa qilib shuni aytish mumkinki, rentgen nurlarining yaratilishi fizika tarixida muhim rol o'ynaganligi undan keyingi tatqiqotlami atomlar tuzilishi va u to'g'risidagi qarashlarini rivojlantiradi. Rentgen nurlarining eng ajoyib xususiyatlaridan biri, ularning odatdagi уorug'lik o'ta olmaydigan moddalar orqali o'ta olishidir. Moddaning zichligi qancha katta bo'lsa uning rentgen nurlarini yutish qobiliyati ham shuncha kuchli bo'ladi. Yutuvchi modda og'ir elementlar atomlarining qanday birikma holida bo'lishdan qa'tiy nazar qatnashuvchi rentgen nurlarining yutishi uchun juda muhimligi aniq bo'ladi. Rentgen nurlanishning to'lqin uzunligi ko'zga ko'rinadigan yorug'lik va ultirabinafsha nurlarining to'lqin uzunligidan ancha kichik ekanligi aniqlandi va shuning uchun Rentgen nurlarning interferensiya hodisa dastlabki tajribalarning muvaffaqiyatsiz chiqish aniq edi. Rentgen nurlari nihoyatda xilma-xildir. Odatda rentgen nurlarining to'lqin uzunliklari yorug'likning to'lqin uzunliklaridan yuz va ming marta kichik bo'lgan holda to'lqin uzunliklari katta bo'lgan yumshoq rentgen nurlari bo'lishi mumkin ekan. Rentgen nurlari barcha jismlarda osongina yutilganligi tufayli uni kuzatish qiyin.

Rentgenospektroskopiya va rentgenstruktura usullari orqali modda tuzilishi haqida muhim ma'lumotlarga ega bo'lamiz.