Рентген туяа шингээх спектроскопи. Рентген туяаны спектроскопийн аргууд
Атомын флюресцент спектроскопийн арга (AFS) нь гэрэлтдэг аргуудын нэг юм. Аналитик дохио нь оптик мужид хамаарах, өдөөгдсөн атомуудаас ялгарах цацрагийн эрчим юм. Гадны цацрагийн эх үүсвэрийн нөлөөн дор атомууд өдөөгддөг. Өдөөгдсөн атомын фракц ба үүний үр дүнд гэрэлтэлтийн эрч хүч I-ийг ойролцоогоор харьцааны дагуу I0 эх үүсвэрийн эрч хүчээр тодорхойлно.
Энд k - шингээлтийн коэффициент; l - оптик замын урт; - флюресценцийн квант гарц; - гэрэлтдэг хэсгүүдийн концентраци (тодорхойлсон элементийн атомууд).
Дүрмээр бол квант гарц нь температур нэмэгдэх тусам эрс буурдаг. Учир нь атомын флюресценцийн шинжилгээ шаардлагатай өндөр температур, чөлөөт атомуудын хувьд утгууд нь маш бага байдаг. Тиймээс APS-д аль болох хүчтэй цацрагийн эх үүсвэрийг ашиглах нь шийдвэрлэх ач холбогдолтой юм. Иймд өндөр эрчимтэй цэнэгийн чийдэн (хотгор катод эсвэл электродгүй), түүнчлэн тохируулах давтамжтай лазерыг ашигладаг.
Одоо AFS аргыг голчлон лазер хувилбарт (лазер атомын флюресценцийн спектроскопи, LAFS) боловсруулж байна.
Лазер ашиглах нь аргын мэдрэмжийг эрс нэмэгдүүлэх боломжтой болсон. AFS аргын гол давуу тал нь атомын флюресценцийн спектрийн энгийн байдал, янз бүрийн элементийн спектрийн шугамын суперпозиция байхгүйгээс шалтгаалан өндөр сонгомол (оптик атомын спектроскопийн аргуудаас хамгийн өндөр) юм.
Рентген туяаны спектроскопи
Рентген цацрагийн бодистой харилцан үйлчлэл. Өнгөрч байхад рентген туяадээжээр дамжуулан энэ нь шингээлт, түүнчлэн хатуу бодисын атомын электронуудын уян ба уян хатан бус (Комптон) сарнилтын улмаас сулардаг. Рентген туяаг сулруулахад гол хувь нэмэр оруулах нь түүний шингээлт юм. Рентген туяаны квант долгионы урт (энергийн бууралт) нэмэгдэх тусам массын шингээлтийн коэффициент аажмаар нэмэгддэг. Шингээх ирмэгийн тодорхой долгионы уртад хүрэхэд массын сулралтын коэффициент огцом буурдаг. Энэ үйл явц нь бүх долгионы уртын хүрээнд (вакуум хэт ягаан туяа хүртэл) олон удаа давтагддаг.
Рентген спектр - дээжээс ялгарах (REA, XRF) эсвэл дээжээр (RAA) дамжуулсан рентген цацрагийн эрчимийг энерги (эсвэл долгионы урт) дээр хуваарилах. Рентген туяаны спектр нь үгүй том тооспектрийн шугам (цахилгааны спектр) эсвэл шингээлтийн "үсрэлт" (шингээлтийн спектр). Ялгарлын спектрийн арын дохио нь хатуу биетийн атомуудын электронууд дээр уян хатан бус тархсан рентген туяаны квантуудаас үүсдэг. Рентген цацраг нь атомын дотоод түвшний электрон шилжилтийн үед үүсдэг. Рентген туяаны спектрийн харьцангуй "энгийн" нь боломжит электрон шилжилтийн хязгаарлагдмал тоотой холбоотой юм.
Спектрийн өдөөх эх үүсвэрүүд. CEA, RAA, XRF дахь спектрийг өдөөхөд рентген туяа ашигладаг.
Түүний ажлын элемент нь нүүлгэн шилжүүлсэн хос электрод юм - термион катод ба хөргөлттэй анод нь сайн дулаан дамжуулалттай (W, Mo, Cu гэх мэт) галд тэсвэртэй материалаар хийгдсэн. Шинжилсэн дээжийг рентген хоолойн анод дээр шууд байрлуулна. Электрон бөмбөгдөлтийн үр дүнд дээжийн гадаргуугаас рентген туяа ялгардаг. RAA ба XRF-ийн спектрийг өдөөхийн тулд рентген хоолойгоор үүсгэгдсэн анхдагч рентген цацрагийг ашигладаг. RAA-д рентген цацрагийн монохромат байдлын зэрэг нь илүү өндөр байх ёстой.
CEA-ийн өөрчлөлт нь электрон мэдрэгч бүхий рентген спектрийн микроанализ (EPMA) юм. Үүнд рентген туяаны спектрийг өдөөхийн тулд моноэнергетик электрон туяа ("цэг" дээр дүн шинжилгээ хийх) эсвэл сканнердах электрон туяа - растер (гадаргуугийн талбайн шинжилгээ) ашигладаг. Тиймээс EPMA нь орон нутгийн шинжилгээний арга юм. Өдөөлтийн эх үүсвэр нь электрон буу юм. Энэ нь авто- эсвэл термион катод ба өндөр вакуум орчинд ажилладаг цахилгаан статик эсвэл соронзон линзийг хурдасгах, төвлөрүүлэх системээс бүрдэнэ.
Рентген цацрагийн шинжилгээ.
Аргын техник хангамжийн дизайн. Аливаа рентген цацрагийн спектрометрийн (REA, XFA) үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь спектрийн өдөөх эх үүсвэр, орох нүх (эсвэл коллиматор), дээжийг залгах, нэвтрүүлэх төхөөрөмж, гаралтын цоорхой, дүн шинжилгээ хийх, илрүүлэх ерөнхий систем юм. Рентген цацраг. Сүүлчийн зангилааны ажиллах зарчмаас хамааран долгионы дисперсийн спектрометр (SVD) ба эрчим хүчний дисперсийн спектрометр (EDS) нь ялгагдана. SVD-д рентген туяаг тараахад анализаторын болор, тэдгээрийг илрүүлэхийн тулд пропорциональ буюу сцинтилляцийн детекторыг ашигладаг. EDMS-д анализатор болон детекторын функцийг хөргөлттэй хагас дамжуулагч илрүүлэгч (SSD) хослуулсан.Түүний давуу тал нь том утга, дохионы үргэлжлэх хугацаа багатай байдаг. SVD нь илүү өндөр спектрийн нарийвчлалтай байдаг. Энэ нь спектрийн ижил төстэй долгионы урттай шугамуудыг найдвартай ялгах боломжийг олгодог. Гэсэн хэдий ч SED нь илүү их гэрэлтдэг. Энэ нь хэмжсэн спектрийн шугамын эрчмийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.
Аргын боломж ба түүний хэрэглээ. CEA арга нь олон элементийг нэгэн зэрэг гүйцэтгэх боломжийг олгодог тоон шинжилгээхатуу дээж. Na-аас U хүртэлх элементүүдийг SED-ээр, B-ээс U хүртэл SVD-ийн тусламжтайгаар тодорхойлж болно.Хөнгөн матриц дахь хүнд элементүүдийн хувьд тодорхойлсон агуулгын хамгийн бага утгыг олж авдаг. EPMA аргыг микроскопийн гетерофаз агуулсан дээжийн гадаргуугийн давхаргын орон нутгийн шинжилгээнд (өндөр технологийн материалыг шинжлэхэд) ашигладаг.
Рентген флюресценцийн шинжилгээ
Аргын техник хангамжийн дизайн. Рентген спектрометр ба рентген спектрометрийн схем нь ижил төстэй байна. Вакуум XRF спектрометр нь урт долгионы рентген туяатай ажиллаж, гэрлийн элементүүдийг илрүүлэх боломжтой. Хатуу гадаргуугийн орон нутгийн шинжилгээнд капилляр рентген оптик дээр суурилсан орчин үеийн рентген спектрометрийг ашигладаг.
Дээж бэлтгэх. Тоон XRF-ийн нарийвчлалыг дээж бэлтгэх зөв, найдвартайгаар тодорхойлно. Уусмал, нунтаг, металл, хайлшийг турших боломжтой. Дээжэнд тавигдах гол шаардлага нь тодорхойлж буй элементийн аналитик шугамын эрчим нь түүний концентрацаас хамаарна. Бусад бүх хүчин зүйлийн нөлөөллийг хасах эсвэл тогтворжуулах шаардлагатай.
Аргын боломж ба түүний хэрэглээ. XRF арга нь хатуу болон шингэн дээжийг эвдэхгүйгээр нэгэн зэрэг олон элементийн чанарын болон тоон шинжилгээг хийх боломжийг олгодог. Тодорхойлсон агуулгын хамгийн бага утгыг хөнгөн матриц дахь хүнд элементүүдийн хувьд олж авдаг. XRF аргыг металл, хайлш, чулуулгийн шинжилгээ, хөрсний байгаль орчны хяналт, ёроолын хурдас зэрэгт ашигладаг.
Рентген туяа шингээлтийн шинжилгээ.
Аргын техник хангамжийн дизайн. Рентген спектрометрийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг нь рентген туяаны эх үүсвэр, монохроматор, дээжийг суурилуулах, нэвтрүүлэх төхөөрөмж, детектор юм.
Аргын боломж ба түүний хэрэглээ. RAA арга нь сонгомол чанар багатай тул өргөн хэрэглээг олж чадаагүй боловч гэрлийн элементүүдийн матриц нь зөвхөн нэг элементийг агуулсан тохиолдолд том хэмжээтэй байдаг. атомын масс, програм энэ арганэлээд тохиромжтой. RAA нь тогтмол найрлагатай дээж дэх хүнд элементүүдийг цуваа тодорхойлоход хэрэглэгддэг, жишээлбэл, бензин дэх хар тугалга гэх мэт.
Рентген туяаны спектроскопи
Рентген туяаны спектроскопи, рентген цацраг, шингээлтийн спектрийг олж авах, атом, молекул, хатуу бодисын электрон энергийн бүтцийг судлахад ашиглах. Рентген спектроскопи нь мөн рентген электрон спектроскопи, i.e. Рентген туяаны фото- ба Аугер электронуудын спектроскопи, рентген туяаны туяаны хүчдэл ба шинж чанарын спектрийн эрчмийн хамаарлыг судлах (изохромат арга), өдөөх потенциалын спектроскопи.
Рентген туяаны цацрагийн спектрийг судлаж буй бодисыг рентген гуурсанд бай болж, хурдасгасан электронуудаар (анхдагч спектрүүд), эсвэл анхдагч туяагаар (флюресценцийн спектр) цацрагаар цацах замаар олж авдаг. Ялгарлын спектрийг рентген спектрометрээр тэмдэглэдэг. Тэдгээрийг цацрагийн эрчмийг рентген фотоны энергиээс хамааруулан судалдаг. Рентген цацрагийн спектрийн хэлбэр, байрлал нь валентийн электронуудын төлөвийн нягтын энергийн тархалтын талаар мэдээлэл өгч, тэдгээрийн долгионы функцүүдийн тэгш хэм, атомын хүчтэй холбогдсон локалчлагдсан электронууд ба тэнхлэгийн электронуудын хоорондох тархалтыг туршилтаар илрүүлэх боломжийг олгодог. хатуу.
Бремсстрахлунг спектрийн нарийн хэсгийг судалж буй бодисын нимгэн давхаргаар нэвтрүүлэхэд рентген шингээлтийн спектрүүд үүсдэг. Бодисын рентген цацрагийн шингээлтийн коэффициент нь рентген фотонуудын энергиээс хамаарлыг судалснаар чөлөөт электрон төлөвийн нягтын энергийн тархалтын талаархи мэдээллийг олж авдаг. Шингээлтийн спектрийн хил хязгаарын спектрийн байрлал ба түүний нарийн бүтцийн максимум нь нэгдлүүдийн ионы цэнэгийн олон тоог олох боломжийг олгодог (олон тохиолдолд үүнийг ялгаруулах спектрийн гол шугамын шилжилтээс тодорхойлж болно). . Рентген спектроскопи нь атомын хамгийн ойрын орчны тэгш хэмийг тогтоох, химийн бондын мөн чанарыг судлах боломжийг олгодог. Зорилтот атомуудыг өндөр энергитэй хүнд ионоор бөмбөгдсөний үр дүнд бий болсон рентген туяаны спектрүүд нь дотоод иончлолын олон талт дээр ялгарч буй атомуудын тархалтын талаарх мэдээллийг өгдөг. Рентген электрон спектроскопи нь атомын дотоод түвшний энергийг тодорхойлох, химийн шинжилгээ хийх, химийн нэгдлүүдийн атомын валентын төлөвийг тодорхойлоход ашиглагддаг.
Рентген туяаны төхөөрөмж. Рентген камер, рентген хоолой
Рентген камер гэдэг нь судалж буй дээжинд рентген туяаны дифракцийн үед үүсэх зүй тогтлыг гэрэл зургийн хальсан дээр буулгах замаар дээжийн атомын бүтцийг судлах буюу хянах зориулалттай төхөөрөмж юм. Рентген туяанд рентген камер ашигладаг бүтцийн шинжилгээ. Рентген камерын зорилго нь рентген туяаны дифракц болон рентген зураг авах нөхцөлийг хангахад оршино.
Рентген камерын цацрагийн эх үүсвэр нь рентген хоолой юм. Рентген камерууд нь камерын мэргэшлээс хамааран бүтцийн хувьд ялгаатай байж болно (дан талст, поликристал судлах рентген камер; жижиг өнцгийн рентген зураг авах рентген камер, рентген зураг авах рентген камер. цацрагийн топографи гэх мэт). Бүх төрлийн рентген камерууд нь коллиматор, дээж суурилуулах хэсэг, кино кассет, дээжийн хөдөлгөөний механизм (заримдаа кассет) агуулдаг. Коллиматор нь анхдагч цацрагийн ажлын цацрагийг бүрдүүлдэг бөгөөд рентген туяаны фокустай хамт цацрагийн чиглэл, ялгааг тодорхойлдог нүхний систем (нүх) юм (аргын геометр гэж нэрлэдэг) . Камерын үүдэнд коллиматорын оронд монохроматор болор (хавтгай эсвэл муруй) суулгаж болно. Монохроматор нь анхдагч цацрагт тодорхой долгионы урттай рентген туяаг сонгодог; үүнтэй төстэй нөлөөг камерт сонгомол шингээгч шүүлтүүр суурилуулах замаар хийж болно.
Загвар суурилуулах хэсэг нь түүнийг эзэмшигчид бэхэлж, үндсэн цацрагтай харьцуулахад анхны байрлалаа тогтооно. Энэ нь мөн дээжийг төвлөрүүлэх (эргэлтийн тэнхлэгт хүргэх), дан талстыг судлах рентген камерт, мөн дээжийг гониометрийн толгой дээр хазайлгахад үйлчилдэг (Зураг 3.4.1). Хэрэв дээж нь хавтан хэлбэртэй байвал чиглүүлсэн хөтөч дээр бэхлэнэ. Энэ нь дээжийг нэмэлт төвд төвлөрүүлэх шаардлагагүй болно. Том хэмжээний нэг талст ялтсуудын рентген туяаны топографид дээж эзэмшигч нь дээжийн өнцгийн байрлалыг хадгалахын зэрэгцээ хальсны шилжилттэй синхрончлолоор орчуулж (сканнердах) боломжтой.
Зураг 3.4.1. Гониометрийн толгой: O - дээж, D - дээжийг хоёр перпендикуляр чиглэлд хазайлгах нуман хөтөч; МЦ нь дээж байрлах нумын төвийг камерын эргэлтийн тэнхлэгт хүргэхэд чиглэгдсэн дээжийг төвлөрүүлэх механизм юм.
Рентген камерын кассет нь хальсанд шаардлагатай хэлбэрийг өгөх, гэрлээс хамгаалахад ашиглагддаг. Хамгийн түгээмэл кассетууд нь хавтгай ба цилиндр хэлбэртэй байдаг (ихэвчлэн дээжийн эргэлтийн тэнхлэгтэй коаксиаль байдаг; фокусын аргын хувьд дээжийг цилиндрийн гадаргуу дээр байрлуулдаг). Бусад рентген камеруудад (жишээлбэл, рентген гониометр, рентген топографийн рентген камер) кассет нь дээжийн хөдөлгөөнтэй синхрон хөдөлж эсвэл эргэлддэг. Зарим рентген (нэгдсэн) камеруудад кассет нь өртөлтийн мөчлөг бүрт бага хэмжээгээр хөдөлдөг. Энэ нь гэрэл зургийн хальсан дээрх дифракцийн дээд хэмжээг түрхэж, бүртгэгдсэн цацрагийн эрчмийг дундажлаж, хэмжилтийн нарийвчлалыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.
Дээж, хуурцагны хөдөлгөөнийг янз бүрийн зорилгоор ашигладаг. Поликристалууд эргэх үед тусгалын байрлалд орох талстуудын тоо нэмэгддэг - рентген туяа дээрх дифракцийн шугам жигд хар өнгөтэй болж хувирдаг. Нэг болорын хөдөлгөөн нь янз бүрийн талстографийн хавтгайг тусгах байрлалд оруулах боломжийг олгодог. Топографийн аргуудын хувьд дээжийн хөдөлгөөн нь түүний судалгааны талбайг өргөжүүлэх боломжийг олгодог. Кассет нь дээжтэй синхрон хөдөлдөг рентген камерт түүний хөдөлгөөний механизм нь дээжийн хөдөлгөөний механизмтай холбогддог.
Рентген камер нь ердийн нөхцөлд, өндөр ба бага температурт, гүн вакуум, тусгай найрлагатай агаар мандалд, механик хэв гажилт, стресс гэх мэт бодисын бүтцийг олж авах боломжийг олгодог. Дээж эзэмшигч нь шаардлагатай температур, вакуум, даралт, хэмжих хэрэгсэл, камерын эд ангиудыг хүсээгүй нөлөөллөөс хамгаалах төхөөрөмжтэй байж болно.
Поликристал ба нэг талстыг судлах рентген камерууд нь мэдэгдэхүйц ялгаатай байдаг. Поликристалуудыг судлахын тулд та параллель анхдагч цацраг (Debye рентген камерууд: Зураг 3.4.2, а) ба салангид цацрагийг (рентген туяаны камерын фокус: Зураг 3.4.2, b ба в) ашиглаж болно. Фокустай рентген камерууд хэмжилтийн өндөр хурдтай байдаг боловч тэдгээрийн тусламжтайгаар олж авсан рентген зураг нь зөвхөн хязгаарлагдмал хүрээний дифракцийн өнцгийг бүртгэдэг. Эдгээр рентген камеруудад цацраг идэвхт изотопын эх үүсвэр нь анхдагч цацрагийн эх үүсвэр болж чаддаг.
Зураг 3.4.2. Поликристалыг судлах рентген камерын үндсэн схемүүд: a – Дебай танхим; b – "дамжуулалт" дахь дээжийг судлах муруй талст-монохроматор бүхий фокусын камер (жижиг дифракцийн өнцгийн бүс); в – хавтгай хуурцаг дээр урвуу зураг авалт хийх (том дифракцийн өнцөг) фокусын камер. Сумнууд нь шууд ба дифракцийн цацрагийн чиглэлийг харуулдаг. O - дээж; F нь рентген хоолойн фокус; M - болор-монохроматор; K - F хальстай хуурцаг; L нь ашиглагдаагүй рентген туяаг тасалдаг хавх; FD нь фокусын тойрог (дифракцийн максимум байрладаг тойрог); KL - коллиматор; MC - дээжийг төвлөрүүлэх механизм
Бичил талстыг судлах рентген камер нь зорилгоосоо хамааран бүтцийн хувьд өөр өөр байдаг. Кристалыг чиглүүлэх, өөрөөр хэлбэл түүний талстографийн тэнхлэгүүдийн чиглэлийг тодорхойлох камерууд байдаг (Зураг 3.4.3, а). Кристал торны параметрүүдийг хэмжих (тус тусгалын дифракцийн өнцгийг эсвэл үндсэн шугамын байрлалыг хэмжих замаар) болон нэгж эсийн төрлийг тодорхойлоход зориулагдсан рентген туяаны эргэлт-хэлбэлзлийн камер (Зураг 3.4.3, б).
Зураг 3.4.3. Нэг талстыг судлах рентген камерын үндсэн схемүүд: a - Laue аргаар хөдөлгөөнгүй дан талстыг судлах камер; b - эргэлтийн камер.
Гэрэл зургийн хальс нь давхаргын шугамын дагуу байрлах дифракцийн максимумуудыг харуулж байна; эргэлтийг дээжийн хэлбэлзлээр солих үед давхраатай шугам дээрх тусгалын тоо нь хэлбэлзлийн интервалаар хязгаарлагддаг. Сорьцыг эргүүлэх нь араа 1 ба 2-ын тусламжтайгаар хийгддэг, түүний хэлбэлзэл - калоид 3 ба хөшүүргээр 4; в – Анхан шатны эсийн хэмжээ, хэлбэрийг тодорхойлох рентген камер. О – дээж, ГГ – гониометрийн толгой, γ – гониометрийн толгойн гало ба эргэлтийн тэнхлэг; GL - коллиматор; K - F хальстай хуурцаг; EC - эпиграммыг буудах кассет (урвуу буудлага); MD нь дээжийн эргэлт буюу чичиргээний механизм юм; φ – дээжийн цагираг ба хэлбэлзлийн тэнхлэг; δ – гониометрийн толгойн тэнхлэгийн хазайлтын нуман хөтөч
Дифракцийн максимумыг (давхаргасан шугамыг шүүрдэх) тусад нь бүртгэх рентген камерыг гэрэл зургийн бүртгэлтэй рентген гониометр гэж нэрлэдэг; бараг төгс талст дахь болор торны эвдрэлийг судлах байр зүйн рентген камер. Нэг талстуудад зориулсан рентген камерууд нь ихэвчлэн талст талстыг хэмжих, тохируулах зориулалттай цацруулагч гониометрийн системээр тоноглогдсон байдаг.
Аморф ба шилэн биетүүд, түүнчлэн уусмалуудыг судлахын тулд анхдагч цацрагийн ойролцоо жижиг дифракцийн өнцгөөр (хэд хэдэн нуман секундын дарааллаар) тархалтыг бүртгэдэг рентген камер ашигладаг; Ийм тасалгааны коллиматорууд нь анхдагч цацрагийг салгахгүй байх ёстой бөгөөд ингэснээр судалж буй объектын тархсан цацрагийг жижиг өнцгөөр тусгаарлах боломжтой болно. Үүнийг хийхийн тулд цацрагийн нэгдэл, өргөтгөсөн хамгийн тохиромжтой талстографийн хавтгайг ашигладаг, вакуум үүсгэдэг гэх мэт. Микрон хэмжээтэй объектыг судлах рентген камерыг хурц фокусын рентген хоолойгоор ашигладаг; энэ тохиолдолд дээж-кино зайг мэдэгдэхүйц багасгаж болно (микро камер).
Рентген камерыг ихэвчлэн энэ төхөөрөмжид ашигладаг рентген аргыг зохиогчийн нэрээр нэрлэдэг.
Рентген туяаны эх үүсвэр болох цахилгаан вакуум төхөөрөмж болох рентген хоолой. Ийм цацраг нь катодоос ялгарах электронууд удааширч, анод (антикатод) -д хүрэх үед үүсдэг; энэ тохиолдолд анод ба катодын хоорондох зайд хүчтэй цахилгаан орны нөлөөгөөр хурдассан электронуудын энерги хэсэгчлэн рентген цацрагийн энерги болж хувирдаг. Рентген гуурсан хоолойн цацраг нь рентген туяаны цацрагийн суперпозиция юм онцлог цацраганод материал. Рентген туяа нь дараахь байдлаар ялгагдана: электрон урсгалыг олж авах аргын дагуу - термион (халасан) катод, талбайн ялгаруулалт (шовго) катод, эерэг ионоор бөмбөгдсөн катод, цацраг идэвхт (β) электрон эх үүсвэртэй; нүүлгэн шилжүүлэх аргын дагуу - битүүмжлэгдсэн, эвхэгддэг, цацрагийн цаг хугацааны дагуу - тасралтгүй үйлдэл, импульс; анодын хөргөлтийн төрлөөр - ус, тос, агаар, цацрагийн хөргөлттэй; фокусын хэмжээ (анод дээрх цацрагийн талбай) дагуу - макрофокус, хурц фокус; түүний хэлбэрийн дагуу - цагираг, дугуй, захирах; электронуудыг анод дээр төвлөрүүлэх аргын дагуу - цахилгаан статик, соронзон, цахилгаан соронзон фокустай.
Рентген хоолой нь рентген бүтцийн шинжилгээ, спектрийн шинжилгээ, рентген спектроскопи, рентген оношлогоо, рентген эмчилгээ, рентген микроскоп, микрорадиографи зэрэгт ашиглагддаг.
Термион катод, усан хөргөлттэй анод, электростатик электрон фокусын систем бүхий битүүмжилсэн рентген туяаг бүх талбайд хамгийн өргөн ашигладаг (Зураг 3.4.4).
Рентген хоолойн термион катод нь цахилгаан гүйдлээр халсан вольфрамын утсан спираль буюу шулуун судал юм. Анодын ажлын хэсэг - металл толин тусгал гадаргуу нь электрон урсгалд перпендикуляр эсвэл зарим өнцгөөр байрладаг. Өндөр энерги, эрчимтэй рентген цацрагийн тасралтгүй спектрийг авахын тулд Au, W-ийн анодыг ашигладаг; бүтцийн шинжилгээнд Ti, Cr, Fe, Co, Cu, Mo, Ag анод бүхий рентген хоолойг ашигладаг. Рентген хоолойн гол шинж чанарууд нь хамгийн их зөвшөөрөгдөх хурдатгалын хүчдэл (1-500 кВ), электрон гүйдэл (0.01 мА - 1 А), анодоор ялгарах тодорхой хүч (10 - 104 Вт \ мм 2) нийт эрчим хүчний хэрэглээ юм. (0.002 Вт - 60 кВт).
Зураг 3.4.4. Бүтцийн шинжилгээнд зориулсан рентген хоолойн схем: 1 - металл анод шил (ихэвчлэн газардуулгатай); 2 – рентген туяаны гаралтад зориулсан бериллийн цонх; 3 - термионы катод; 4 - хоолойн анодын хэсгийг катодоос тусгаарлах шилэн чийдэн; 5 - халаалтын хүчдэлийг ашигладаг катодын терминалууд, түүнчлэн өндөр (анодтой харьцуулахад) хүчдэл; 6 – электроныг төвлөрүүлэх цахилгаан статик систем; 7 – оролт (антикатод); 8 - оролтын шилийг хөргөх урсгал усны оролт, гаралтын салбар хоолой
Рентген туяаны спектроскопи
Рентген цацрагийн ялгарал (цацралт) ба шингээлтийн (шингээлтийн) спектрийг судалдаг спектроскопийн салбар, өөрөөр хэлбэл цахилгаан соронзон. 10 -2 -10 2 нм долгионы урттай цацраг. R. s. химийн шинж чанарыг судлахад ашигладаг. харилцаа, тоо хэмжээ. шинжилгээ хийх (рентген туяаны спектрийн шинжилгээ). R. s-ийн тусламжтайгаар. Нэгдлийн аль ч төлөвт байгаа бүх элементүүдийг (Li-ээс эхлэн) судлах боломжтой.
Рентген туяаны спектр нь электрон шилжилтээс үүдэлтэй. атомын бүрхүүлүүд. Тоормослох ба шинж чанарыг ялгах. рентген туяа. Эхнийх нь рентген хоолой дахь байг бөмбөгдөж буй цэнэглэгдсэн тоосонцор (электрон) удаашрах үед үүсдэг бөгөөд тасралтгүй спектртэй байдаг. Онцлог шинж чанартай Зорилтот атомууд электронтой (анхдагч цацраг) эсвэл рентген фотонуудтай (хоёрдогч эсвэл флюресцент цацраг) мөргөлдөх үед цацраг туяа ялгардаг. Эдгээр мөргөлдөөний үр дүнд нэг нь дотоод . ( K-, L-эсвэл М-) атомын бүрхүүлийн хувьд электрон нисч, өөр (дотоод эсвэл гадаад) бүрхүүлийн электроноор дүүргэгдсэн хоосон орон зай үүсдэг. Энэ тохиолдолд атом нь рентген квантыг ялгаруулдаг.
R.-д хүлээн зөвшөөрөгдсөн. шилжилтийн тэмдэглэгээг зурагт үзүүлэв. 1. n= 1, 2, 3, 4... үндсэн квант тоотой бүх энергийн түвшинг тус тус тэмдэглэв. К, Л, М, Н...; ижил h-тэй энергийн дэд түвшнийг жишээлбэл, энергийн өсөх дарааллаар тоон индексүүдийг дараалан хуваарилдаг. M1, М 2, М 3, М 4, М 5 (Зураг 1). Бүх шилжилтүүд K-, L-эсвэл М түвшнийг шилжилт гэж нэрлэдэг K-, L-эсвэл M-цуврал ( K-, L-эсвэл M-шилжилтүүд) ба тоон индекс бүхий Грек үсгээр (a, b, g ...) тэмдэглэнэ. Нийтлэг хоолны дэглэм. шилжилтийг шошголох дүрэм байхгүй. Наиб. нөхцөлийг хангасан түвшний хооронд эрчимтэй шилжилт явагдана: Dl = 1, Dj = 0 эсвэл 1 (j = lb 1/2), Dn .0. Онцлог шинж чанартай рентген спектр нь шугаман шинж чанартай байдаг; мөр бүр нь тодорхой шилжилттэй тохирч байна.
Цагаан будаа. 1. Рентген туяаны хамгийн чухал шилжилтүүд.
Электроноор бөмбөгдөлт нь арлын задралд хүргэдэг тул химийн шинжилгээ, судалгаанд . Бондууд нь жишээлбэл, рентген флюресценцийн шинжилгээнд (доороос харна уу) хоёрдогч цацрагийг ашигладаг. рентген электрон спектроскопи.Зөвхөн рентген микроанализ (харна уу. Электрон датчикийн аргууд) электрон цацраг амархан төвлөрдөг тул анхдагч рентген спектрийг ашиглана.
Рентген спектрийг олж авах төхөөрөмжийн схемийг Зураг дээр үзүүлэв. 2. Анхдагч рентген цацрагийн эх үүсвэр нь рентген гуурс юм. Рентген туяаг долгионы уртын хувьд спектр болгон задлахад анализаторын талст буюу дифракцийг ашигладаг. тор. Үүссэн рентген спектрийг иончлолын тусламжтайгаар рентген хальсан дээр тэмдэглэнэ. камер, тусгай тоолуур, хагас дамжуулагч мэдрэгч гэх мэт.
Рентген туяа шингээх спектрүүд нь электрон ext-ийн шилжилттэй холбоотой байдаг. бүрхүүлүүд нь сэтгэл хөдөлсөн бүрхүүлүүд (эсвэл бүсүүд). Эдгээр спектрийг авахын тулд шингээгч бодисын нимгэн давхаргыг рентген туяа болон анализаторын талст (Зураг 2) эсвэл анализаторын болор болон бичлэгийн төхөөрөмжийн хооронд байрлуулна. Шингээлтийн спектр нь бага давтамжийн хурц хилтэй бөгөөд энэ үед шингээлтийн үсрэлт үүсдэг. Шингээлтийн босго хүртэлх бүсэд (жишээ нь, хязгаарлагдмал төлөвт) шилжих шилжилтийн энэ үсрэлтээс өмнөх спектрийн хэсгийг дууддаг. шингээлтийн спектрийн богино зайн бүтэцтэй бөгөөд тодорхой тодорхойлогдсон максимум, минимум бүхий хагас шугаман шинж чанартай. Ийм спектр нь химийн бодисын хоосон төлөв байдлын талаархи мэдээллийг агуулдаг. нэгдлүүд (эсвэл хагас дамжуулагч дахь дамжуулах зурвас).
Цагаан будаа. 2. Рентген спектрометрийн схем: 1-рентген хоолой; 1а-электроны эх үүсвэр (дулааны ялгаруулалтын катод); 1 б-зорилтот (анод); 2-дотоод судалгаа хийсэн; 3 - болор анализатор; 4-Бичлэг хийх төхөөрөмж; hv 1 - анхдагч рентген цацраг; hv 2 -
хоёрдогч рентген зураг; hv 3 - бүртгэгдсэн цацраг.
Үргэлжилсэн энергийн утгын төлөвт шилжилт явагдах үед шингээлтийн босгоос давсан спектрийн хэсэг гэж нэрлэдэг. алс хол нарийн бүтэцшингээлтийн спектр (EXAFS-өргөтгөсөн шингээлтийн нарийн бүтэц). Энэ бүсэд судалж буй атомаас зайлуулсан электронуудын хөрш атомуудтай харилцан үйлчлэлцэх нь коэффициентийн бага зэрэг хэлбэлзэлд хүргэдэг. шингээлт ба минимум ба максимууд рентген туяаны спектрт гарч ирдэг бөгөөд тэдгээрийн хоорондох зай нь геомтой холбоотой байдаг. шингээх бодисын бүтэц, үндсэндээ атом хоорондын зайтай. EXAFS аргыг ердийн дифракцтай аморф биетүүдийн бүтцийг судлахад өргөн ашигладаг. аргуудыг хэрэглэх боломжгүй.
ext хооронд эрчим хүчний рентген шилжилт. цахим түвшинхолболт дахь атом. судалж буй атомын үр ашигтай цэнэгээс q хамаарна. Өгөгдсөн элементийн атомуудын шингээлтийн шугамын DE-ийн шилжилтийг Comm. Эдгээр атомуудын чөлөөт шингээлтийн шугамтай харьцуулахад. төлөв нь үнэ цэнэтэй холбоотой q.Хамаарал нь ерөнхийдөө шугаман бус байдаг. Онолын үндсэн дээр DE-ийн q-аас ялгаатай хамаарал. ион ба туршилтууд. Холболт дахь DE утгууд. тодорхойлж болно q.Өөр өөр химийн бодис дахь ижил элементийн q утгууд холбогч. Энэ элементийн исэлдэлтийн төлөв болон хөрш атомуудын шинж чанараас хамаарна. Жишээлбэл, S(VI)-ийн цэнэг нь фторсульфонатуудад + 2.49, сульфатуудад +2.34, сульфоны хүчлүүдээр +2.11; S(IV) хувьд: сульфитын хувьд 1.9, сульфонд 1.92; S(II)-ийн хувьд: сульфидын N1-ээс N0.6 хүртэл, полисульфидын K 2 S-ийн N0.03-аас O хүртэл. x(x=3-6). Ка шугамын DE шилжилтийн хэмжилт
3-р үеийн элементүүд нь химийн бодис дахь сүүлчийн исэлдэлтийн түвшинг тодорхойлох боломжийг олгодог. Харилцаа холбоо, зарим тохиолдолд тэдгээрийн зохицуулалт. тоо. Жишээлбэл, октаэдрээс шилжилт. тетраэдрих рүү. атомуудын зохион байгуулалт 0 Comm. Mg ба A1 нь DE-ийн утгыг мэдэгдэхүйц бууруулахад хүргэдэг.
Рентген цацрагийн спектрийг олж авахын тулд анхдагч рентген квантаар цацраг туяагаар цацна hv 1
дээр сул орон тоо бий болгох. бүрхүүл, энэ хоосон орон зай нь хоёрдогч рентген квант ялгаралт дагалддаг өөр дотоод эсвэл гадна бүрхүүлээс электрон шилжсэний үр дүнд дүүрдэг. hv 2, энэ нь анализаторын талст буюу дифракцаас тусгасны дараа бичигдсэн. сараалжтай (Зураг 2).
Валентын бүрхүүлээс (эсвэл зурвас) электронуудын дотоод орон зай руу шилжих шилжилт. бүрхүүл гэж нэрлэгддэгтэй тохирч байна. ялгаралтын спектрийн сүүлчийн мөрүүд. Эдгээр шугамууд нь валентын бүрхүүл эсвэл туузны бүтцийг тусгадаг. Сонгон шалгаруулалтын дүрмийн дагуу Ки бүрхүүлд шилжих шилжилт L 1
үүсэхэд p-төлөвүүд оролцдог валентын бүрхүүлүүдээс L 2 ба L 3 -c бүрхүүлүүд рүү шилжих боломжтой бөгөөд тэдгээрийн үүсэхэд оролцдог валентын бүрхүүлүүд (эсвэл бүсүүд). с-болон судлагдсан атомын d-төлөв. Тийм ч учраас Ка-холболтын 2-р үеийн элементүүдийн шугам. Судалж буй элементийн 2p орбитал дахь электронуудын энергийн тархалтын тухай ойлголтыг өгдөг, Kb 2 нь 3-р үеийн элементүүдийн шугам, 3p орбитал дахь электронуудын тархалт гэх мэт. Kb 5 шугам нь зохицуулалтын нэгдлүүд. 4-р үеийн элементүүд нь судалж буй атомтай уялдсан лигандын электрон бүтцийн талаархи мэдээллийг агуулдаг.
Шилжилтийн задралын судалгаа. судлагдсан нэгдлүүдийг бүрдүүлдэг бүх атом дахь цувралууд., валентын түвшний (эсвэл зурвасын) бүтцийг нарийвчлан тодорхойлох боломжийг танд олгоно. Туйлширсан рентген цацрагийг ашиглах нь спектрийн тайлбарыг ихээхэн хялбаршуулдаг тул дан талстуудын цацрагийн спектр дэх шугамын эрчмийн өнцгийн хамаарлыг авч үзэхэд онцгой үнэ цэнэтэй мэдээллийг олж авдаг. Рентген цацрагийн спектрийн шугамын эрч хүч нь шилжилт явагдаж буй түвшний популяци, улмаар коэффициентийн квадратуудтай пропорциональ байна. шугаман хослол атомын орбиталууд(см. молекулын тойрог замын аргууд).Эдгээр коэффициентийг тодорхойлох аргууд нь үүн дээр суурилдаг.
Рентген флюресценцийн шинжилгээ (XRF) нь хэмжигдэхүүнд өргөн хэрэглэгддэг харгалзах элементийн концентрацаас рентген цацрагийн спектрийн шугамын эрчмээс хамаарал дээр суурилдаг. шинжилгээний ялгаа. материал, ялангуяа хар ба өнгөт металлурги, цементийн үйлдвэр, геологийн . Энэ тохиолдолд хоёрдогч цацрагийг ашигладаг, учир нь спектрийг өдөөх үндсэн арга нь бодисын задралын хамт үр дүнгийн дахин үржих чадвар муутай байдаг. XRF нь хурдацтай ба өндөр зэрэгтэйавтоматжуулалт. Илрүүлэх хязгаар нь элемент, матрицын найрлага, ашигласан спектрометрээс хамаарч 10 -3 -10 -1% байна. Хатуу эсвэл шингэн үе шатанд Mg-ээс эхлээд бүх элементүүдийг тодорхойлж болно.
Флюресценцийн эрчим биСудлагдсан i элементийн хэмжээ нь зөвхөн түүний концентрацаас хамаардаггүй дээжинд, гэхдээ бусад элементүүдийн концентраци дээр Учир нь тэдгээр нь i флюресценцийн (матрицын эффект) элементийг шингээх, өдөөхөд хувь нэмэр оруулдаг. Үүнээс гадна хэмжсэн утгын хувьд биамьтдыг дүрслэх. дээжийн гадаргуугийн нөлөөлөл, фазын тархалт, ширхэгийн хэмжээ гэх мэт Эдгээр нөлөөллийг харгалзан үзэхийн тулд олон тооны аргыг ашигладаг. Тэдгээрийн хамгийн чухал нь эмпирик юм. гадаад ба дотоод аргууд. стандарт, тархсан анхдагч цацрагийн дэвсгэр ашиглах, шингэлэх арга.
ext аргад. элементийн стандарт үл мэдэгдэх концентраци C биэрч хүчийг харьцуулан тодорхойлно биТодорхойлж буй элементийн C st-ийн концентрацийн утгууд нь мэдэгдэж байгаа стандарт дээжүүдийн I-р ижил утгатай. Үүнд: C би= C st би/ I st. Энэ арга нь төхөөрөмжтэй холбоотой засваруудыг харгалзан үзэх боломжийг олгодог боловч матрицын нөлөөллийг нарийвчлан тооцохын тулд стандарт дээж нь шинжлэгдсэнтэй ойролцоо найрлагатай байх ёстой.
Дотоод аргад стандартын дагуу шинжилж буй дээжинд тодорхой хэмжээний D нэмнэ C битодорхойлогдсон элемент бөгөөд энэ нь эрчмийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг D би. Энэ тохиолдолд: C би = биД C би/Д би. Энэ арга нь нарийн төвөгтэй найрлагатай материалыг шинжлэхэд онцгой үр дүнтэй боловч нэмэлт бодисоор дээж бэлтгэхэд тусгай шаардлага тавьдаг.
Тарсан анхдагч цацрагийг ашиглах нь энэ тохиолдолд флюресценцийн эрчмийн харьцаанд суурилдаг. битодорхойлогдсон элементийн арын эрчмээс I f голчлон хамаарна. -аас бусад элементүүдийн концентрацаас бага зэрэг хамаардаг J-тэй хамт.
Шингэрүүлэх аргад туршилтын дээжинд их хэмжээний сул шингээгч эсвэл бага хэмжээний хүчтэй шингээгч нэмнэ. Эдгээр нэмэлтүүд нь матрицын нөлөөг багасгах ёстой. Шингэрүүлэх арга нь усан уусмал, нарийн төвөгтэй найрлагатай дээжийг шинжлэхэд үр дүнтэй байдаг бол арга нь int. стандартыг хэрэглэхгүй.
Мөн хэмжсэн эрчмийг засах загварууд байдаг биэрч хүч дээр суурилдаг jэсвэл концентраци бусад элементүүд. Жишээлбэл, үнэ цэнэ хэлбэрээр үзүүлэв:
Үнэ цэнэ a, бба d-г хэмжсэн утгууд дээр үндэслэн хамгийн бага квадратын аргаар олно биТэгээд jТодорхойлогдож буй элементийн тодорхой концентраци бүхий хэд хэдэн стандарт дээжинд .
Энэ төрлийн загваруудыг компьютерээр тоноглогдсон XPA төхөөрөмж дээр цуваа дүн шинжилгээ хийхэд өргөн ашигладаг.
Лит.:Баринский Р.Л., Нефедов В.И., Молекул дахь атомын цэнэгийн рентген спектрийн тодорхойлолт, М., 1966; Немошкаленко В.В., Алешин В.Г., Онолын үндэслэлРентген цацрагийн спектроскопи, К., 1979; Молекулын рентген спектр, Новосиб., 1977; Рентген флюресценцийн шинжилгээ, ред. X. Erhardt, trans. Германаас., М., 1985; Нефедов В.И., Вовна В.И., Цахим бүтэцхимийн нэгдлүүд, М., 1987.
В.И. НЕФЕДОВ
Химийн нэвтэрхий толь бичиг. - М .: Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь бичиг. Эд. И.Л.Кнунянц. 1988 .
- РЕНИЙН оксид
- РЕНТГЕНГИЙН БҮТЭЦИЙН ШИНЖИЛГЭЭ
Бусад толь бичгүүдээс "Рентген СПЕКТРОСКОПИ" гэж юу болохыг хараарай.
Рентген туяаны спектроскопи- Рентген цацраг, шингээлтийн спектрийг олж авах, электрон энергийн судалгаанд ашиглах. атом, молекул, ТВ-ийн бүтэц. утас. R.s-д. мөн рентген электрон спектроскопи, хамаарлыг судлах ... ... орно. Физик нэвтэрхий толь бичиг
Рентген туяаны спектроскопи- рентген туяаны спектрээр атомын бүтцийг судлах арга. Рентген туяаны спектрийг авахын тулд судалж буй бодисыг рентген хоолойд электроноор бөмбөгдөх эсвэл судалж буй бодисын флюресценцийг цацрагаар өдөөдөг ... ... Том нэвтэрхий толь бичиг
рентген спектроскопи- Рентген спектроскопи гэдэг нэр томьёо Англи хэл дээрх нэр томъёо X туяа спектроскопи Ижил нэр Товчилсон нэр томъёо Холбогдох нэр томьёо Рентген фотоэлектрон спектроскопи Шингээлтийн (шингээлтийн) спектрээр бодисын найрлагыг судлах техникийн тодорхойлолт эсвэл ... ... Нанотехнологийн нэвтэрхий толь бичиг
Рентген туяаны спектроскопи- цацраг, шингээлтийн рентген спектрийг (рентген туяаны спектрийг үзнэ үү) олж авах, тэдгээрийг атом, молекул, электрон энергийн бүтцийг судлахад ашиглах. хатуу бодис. R.s-д. мөн рентген электрон ...... орно. Зөвлөлтийн агуу нэвтэрхий толь бичиг
рентген спектроскопи- рентген туяаны спектрээр атомын бүтцийг судлах арга. Рентген туяаны спектрийг авахын тулд шинжилгээний бодисыг рентген хоолойд электроноор бөмбөгдөх буюу ... ... нөлөөн дор шинжилгээний бодисын флюресценцийг өдөөдөг. нэвтэрхий толь бичиг
рентген спектроскопи- ренгено спектроскопийн статусууд нь T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Medžiagos elektroninės sandaros tyrimas pagal spinduliavimo, sugerties, fotoelektronų rentgeno spektrus bei pagal rentgeno spektrų intensyvumo priklausomyb... Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas
рентген спектроскопи- rentgeno spektroskopija statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Рентген туяаны спектроскопи vok. Рентгенспектроскопи, е; Rontgenstrahlenspektroskopie, f rus. рентген спектроскопи, f pranc. спектроскоп à туяа X, f; Spectroscopie aux rayons… … Физикийн нэр томъёо
Рентген туяаны спектроскопи- рентген туяаны спектрээр атомын бүтцийг судлах арга. Рентген туяаны спектрийг олж авахын тулд судалж буй объектыг рентген туяаны хоолойд электроноор бөмбөгдөх эсвэл судлаж буй объектын флюресценцийг рентген туяаны нөлөөн дор өдөөдөг ... ... Байгалийн шинжлэх ухаан. нэвтэрхий толь бичиг
Рентген спектроскопи (XAS, EXAFS гэх мэт)- Нийтлэл XAFSXANES спектроскопийн шингээлт Рентген туяаны спектроскописинхротрон цацраг (
Рентген цацрагийн ялгарал (цацралт) ба шингээлтийн (шингээлтийн) спектрийг судалдаг спектроскопийн салбар, өөрөөр хэлбэл цахилгаан соронзон. 10 -2 -10 2 нм долгионы урттай цацраг. R. s. химийн шинж чанарыг судлахад ашигладаг. харилцаа, тоо хэмжээ. шинжилгээ хийх (рентген туяаны спектрийн шинжилгээ). R. s-ийн тусламжтайгаар. Нэгдлийн аль ч төлөвт байгаа бүх элементүүдийг (Li-ээс эхлэн) судлах боломжтой.
Рентген туяаны спектр нь электрон шилжилтээс үүдэлтэй. атомын бүрхүүлүүд. Тоормослох ба шинж чанарыг ялгах. рентген туяа. Эхнийх нь рентген хоолой дахь байг бөмбөгдөж буй цэнэглэгдсэн тоосонцор (электрон) удаашрах үед үүсдэг бөгөөд тасралтгүй спектртэй байдаг. Онцлог шинж чанартай Зорилтот атомууд электронтой (анхдагч цацраг) эсвэл рентген фотонуудтай (хоёрдогч эсвэл флюресцент цацраг) мөргөлдөх үед цацраг туяа ялгардаг. Эдгээр мөргөлдөөний үр дүнд нэг нь дотоод . ( K-, L-эсвэл М-) атомын бүрхүүлийн хувьд электрон нисч, өөр (дотоод эсвэл гадаад) бүрхүүлийн электроноор дүүргэгдсэн хоосон орон зай үүсдэг. Энэ тохиолдолд атом нь рентген квантыг ялгаруулдаг.
R.-д хүлээн зөвшөөрөгдсөн. шилжилтийн тэмдэглэгээг зурагт үзүүлэв. 1. n= 1, 2, 3, 4... үндсэн квант тоотой бүх энергийн түвшинг тус тус тэмдэглэв. К, Л, М, Н...; ижил h-тэй энергийн дэд түвшнийг жишээлбэл, энергийн өсөх дарааллаар тоон индексүүдийг дараалан хуваарилдаг. M1, М 2, М 3, М 4, М 5 (Зураг 1). Бүх шилжилтүүд K-, L-эсвэл М түвшнийг шилжилт гэж нэрлэдэг K-, L-эсвэл M-цуврал ( K-, L-эсвэл M-шилжилтүүд) ба тоон индекс бүхий Грек үсгээр (a, b, g ...) тэмдэглэнэ. Нийтлэг хоолны дэглэм. шилжилтийг шошголох дүрэм байхгүй. Наиб. нөхцөлийг хангасан түвшний хооронд эрчимтэй шилжилт явагдана: Dl = 1, Dj = 0 эсвэл 1 (j = lb 1/2), Dn .0. Онцлог шинж чанартай рентген спектр нь шугаман шинж чанартай байдаг; мөр бүр нь тодорхой шилжилттэй тохирч байна.
Цагаан будаа. 1. Рентген туяаны хамгийн чухал шилжилтүүд.
Электроноор бөмбөгдөлт нь арлын задралд хүргэдэг тул химийн шинжилгээ, судалгаанд . Бондууд нь жишээлбэл, рентген флюресценцийн шинжилгээнд (доороос харна уу) хоёрдогч цацрагийг ашигладаг. рентген электрон спектроскопи.Зөвхөн рентген микроанализ (харна уу. Электрон датчикийн аргууд) электрон цацраг амархан төвлөрдөг тул анхдагч рентген спектрийг ашиглана.
Рентген спектрийг олж авах төхөөрөмжийн схемийг Зураг дээр үзүүлэв. 2. Анхдагч рентген цацрагийн эх үүсвэр нь рентген гуурс юм. Рентген туяаг долгионы уртын хувьд спектр болгон задлахад анализаторын талст буюу дифракцийг ашигладаг. тор. Үүссэн рентген спектрийг иончлолын тусламжтайгаар рентген хальсан дээр тэмдэглэнэ. камер, тусгай тоолуур, хагас дамжуулагч мэдрэгч гэх мэт.
Рентген туяа шингээх спектрүүд нь электрон ext-ийн шилжилттэй холбоотой байдаг. бүрхүүлүүд нь сэтгэл хөдөлсөн бүрхүүлүүд (эсвэл бүсүүд). Эдгээр спектрийг авахын тулд шингээгч бодисын нимгэн давхаргыг рентген туяа болон анализаторын талст (Зураг 2) эсвэл анализаторын болор болон бичлэгийн төхөөрөмжийн хооронд байрлуулна. Шингээлтийн спектр нь бага давтамжийн хурц хилтэй бөгөөд энэ үед шингээлтийн үсрэлт үүсдэг. Шингээлтийн босго хүртэлх бүсэд (жишээ нь, хязгаарлагдмал төлөвт) шилжих шилжилтийн энэ үсрэлтээс өмнөх спектрийн хэсгийг дууддаг. шингээлтийн спектрийн богино зайн бүтэцтэй бөгөөд тодорхой тодорхойлогдсон максимум, минимум бүхий хагас шугаман шинж чанартай. Ийм спектр нь химийн бодисын хоосон төлөв байдлын талаархи мэдээллийг агуулдаг. нэгдлүүд (эсвэл хагас дамжуулагч дахь дамжуулах зурвас).
Цагаан будаа. 2. Рентген спектрометрийн схем: 1-рентген хоолой; 1а-электроны эх үүсвэр (дулааны ялгаруулалтын катод); 1 б-зорилтот (анод); 2-дотоод судалгаа хийсэн; 3 - болор анализатор; 4-Бичлэг хийх төхөөрөмж; hv 1 - анхдагч рентген цацраг; hv 2 -
хоёрдогч рентген зураг; hv 3 - бүртгэгдсэн цацраг.
Үргэлжилсэн энергийн утгын төлөвт шилжилт явагдах үед шингээлтийн босгоос давсан спектрийн хэсэг гэж нэрлэдэг. шингээлтийн спектрийн хол нарийн бүтэц (EXAFS-өргөтгөсөн шингээлтийн нарийн бүтэц). Энэ бүсэд судалж буй атомаас зайлуулсан электронуудын хөрш атомуудтай харилцан үйлчлэлцэх нь коэффициентийн бага зэрэг хэлбэлзэлд хүргэдэг. шингээлт ба минимум ба максимууд рентген туяаны спектрт гарч ирдэг бөгөөд тэдгээрийн хоорондох зай нь геомтой холбоотой байдаг. шингээх бодисын бүтэц, үндсэндээ атом хоорондын зайтай. EXAFS аргыг ердийн дифракцтай аморф биетүүдийн бүтцийг судлахад өргөн ашигладаг. аргуудыг хэрэглэх боломжгүй.
ext хооронд эрчим хүчний рентген шилжилт. Comm дахь атомын электрон түвшин. судалж буй атомын үр ашигтай цэнэгээс q хамаарна. Өгөгдсөн элементийн атомуудын шингээлтийн шугамын DE-ийн шилжилтийг Comm. Эдгээр атомуудын чөлөөт шингээлтийн шугамтай харьцуулахад. төлөв нь үнэ цэнэтэй холбоотой q.Хамаарал нь ерөнхийдөө шугаман бус байдаг. Онолын үндсэн дээр DE-ийн q-аас ялгаатай хамаарал. ион ба туршилтууд. Холболт дахь DE утгууд. тодорхойлж болно q.Өөр өөр химийн бодис дахь ижил элементийн q утгууд холбогч. Энэ элементийн исэлдэлтийн төлөв болон хөрш атомуудын шинж чанараас хамаарна. Жишээлбэл, S(VI)-ийн цэнэг нь фторсульфонатуудад + 2.49, сульфатуудад +2.34, сульфоны хүчлүүдээр +2.11; S(IV) хувьд: сульфитын хувьд 1.9, сульфонд 1.92; S(II)-ийн хувьд: сульфидын N1-ээс N0.6 хүртэл, полисульфидын K 2 S-ийн N0.03-аас O хүртэл. x(x=3-6). Ка шугамын DE шилжилтийн хэмжилт
3-р үеийн элементүүд нь химийн бодис дахь сүүлчийн исэлдэлтийн түвшинг тодорхойлох боломжийг олгодог. Харилцаа холбоо, зарим тохиолдолд тэдгээрийн зохицуулалт. тоо. Жишээлбэл, октаэдрээс шилжилт. тетраэдрих рүү. атомуудын зохион байгуулалт 0 Comm. Mg ба A1 нь DE-ийн утгыг мэдэгдэхүйц бууруулахад хүргэдэг.
Рентген цацрагийн спектрийг олж авахын тулд анхдагч рентген квантаар цацраг туяагаар цацна hv 1
дээр сул орон тоо бий болгох. бүрхүүл, энэ хоосон орон зай нь хоёрдогч рентген квант ялгаралт дагалддаг өөр дотоод эсвэл гадна бүрхүүлээс электрон шилжсэний үр дүнд дүүрдэг. hv 2, энэ нь анализаторын талст буюу дифракцаас тусгасны дараа бичигдсэн. сараалжтай (Зураг 2).
Валентын бүрхүүлээс (эсвэл зурвас) электронуудын дотоод орон зай руу шилжих шилжилт. бүрхүүл гэж нэрлэгддэгтэй тохирч байна. ялгаралтын спектрийн сүүлчийн мөрүүд. Эдгээр шугамууд нь валентын бүрхүүл эсвэл туузны бүтцийг тусгадаг. Сонгон шалгаруулалтын дүрмийн дагуу Ки бүрхүүлд шилжих шилжилт L 1
үүсэхэд p-төлөвүүд оролцдог валентын бүрхүүлүүдээс L 2 ба L 3 -c бүрхүүлүүд рүү шилжих боломжтой бөгөөд тэдгээрийн үүсэхэд оролцдог валентын бүрхүүлүүд (эсвэл бүсүүд). с-болон судлагдсан атомын d-төлөв. Тийм ч учраас Ка-холболтын 2-р үеийн элементүүдийн шугам. Судалж буй элементийн 2p орбитал дахь электронуудын энергийн тархалтын тухай ойлголтыг өгдөг, Kb 2 нь 3-р үеийн элементүүдийн шугам, 3p орбитал дахь электронуудын тархалт гэх мэт. Kb 5 шугам нь зохицуулалтын нэгдлүүд. 4-р үеийн элементүүд нь судалж буй атомтай уялдсан лигандын электрон бүтцийн талаархи мэдээллийг агуулдаг.
Шилжилтийн задралын судалгаа. судлагдсан нэгдлүүдийг бүрдүүлдэг бүх атом дахь цувралууд., валентын түвшний (эсвэл зурвасын) бүтцийг нарийвчлан тодорхойлох боломжийг танд олгоно. Туйлширсан рентген цацрагийг ашиглах нь спектрийн тайлбарыг ихээхэн хялбаршуулдаг тул дан талстуудын цацрагийн спектр дэх шугамын эрчмийн өнцгийн хамаарлыг харгалзан онцгой үнэ цэнэтэй мэдээллийг олж авдаг. Рентген цацрагийн спектрийн шугамын эрч хүч нь шилжилт явагдаж буй түвшний популяци, улмаар коэффициентийн квадратуудтай пропорциональ байна. атомын орбиталуудын шугаман хослол (харна уу молекулын тойрог замын аргууд).Эдгээр коэффициентийг тодорхойлох аргууд нь үүн дээр суурилдаг.
Рентген флюресценцийн шинжилгээ (XRF) нь хэмжигдэхүүнд өргөн хэрэглэгддэг харгалзах элементийн концентрацаас рентген цацрагийн спектрийн шугамын эрчмээс хамаарал дээр суурилдаг. шинжилгээний ялгаа. материал, ялангуяа хар ба өнгөт металлурги, цементийн үйлдвэр, геологийн . Энэ тохиолдолд хоёрдогч цацрагийг ашигладаг, учир нь спектрийг өдөөх үндсэн арга нь бодисын задралын хамт үр дүнгийн дахин үржих чадвар муутай байдаг. XRF нь хурдацтай, өндөр түвшний автоматжуулалтаар тодорхойлогддог. Илрүүлэх хязгаар нь элемент, матрицын найрлага, ашигласан спектрометрээс хамаарч 10 -3 -10 -1% байна. Хатуу эсвэл шингэн үе шатанд Mg-ээс эхлээд бүх элементүүдийг тодорхойлж болно.
Флюресценцийн эрчим биСудлагдсан i элементийн хэмжээ нь зөвхөн түүний концентрацаас хамаардаггүй дээжинд, гэхдээ бусад элементүүдийн концентраци дээр Учир нь тэдгээр нь i флюресценцийн (матрицын эффект) элементийг шингээх, өдөөхөд хувь нэмэр оруулдаг. Үүнээс гадна хэмжсэн утгын хувьд биамьтдыг дүрслэх. дээжийн гадаргуугийн нөлөөлөл, фазын тархалт, ширхэгийн хэмжээ гэх мэт Эдгээр нөлөөллийг харгалзан үзэхийн тулд олон тооны аргыг ашигладаг. Тэдгээрийн хамгийн чухал нь эмпирик юм. гадаад ба дотоод аргууд. стандарт, тархсан анхдагч цацрагийн дэвсгэр ашиглах, шингэлэх арга.
ext аргад. элементийн стандарт үл мэдэгдэх концентраци C биэрч хүчийг харьцуулан тодорхойлно биТодорхойлж буй элементийн C st-ийн концентрацийн утгууд нь мэдэгдэж байгаа стандарт дээжүүдийн I-р ижил утгатай. Үүнд: C би= C st би/ I st. Энэ арга нь төхөөрөмжтэй холбоотой засваруудыг харгалзан үзэх боломжийг олгодог боловч матрицын нөлөөллийг нарийвчлан тооцохын тулд стандарт дээж нь шинжлэгдсэнтэй ойролцоо найрлагатай байх ёстой.
Дотоод аргад стандартын дагуу шинжилж буй дээжинд тодорхой хэмжээний D нэмнэ C битодорхойлогдсон элемент бөгөөд энэ нь эрчмийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг D би. Энэ тохиолдолд: C би = биД C би/Д би. Энэ арга нь нарийн төвөгтэй найрлагатай материалыг шинжлэхэд онцгой үр дүнтэй боловч нэмэлт бодисоор дээж бэлтгэхэд тусгай шаардлага тавьдаг.
Тарсан анхдагч цацрагийг ашиглах нь энэ тохиолдолд флюресценцийн эрчмийн харьцаанд суурилдаг. битодорхойлогдсон элементийн арын эрчмээс I f голчлон хамаарна. -аас бусад элементүүдийн концентрацаас бага зэрэг хамаардаг J-тэй хамт.
Шингэрүүлэх аргад туршилтын дээжинд их хэмжээний сул шингээгч эсвэл бага хэмжээний хүчтэй шингээгч нэмнэ. Эдгээр нэмэлтүүд нь матрицын нөлөөг багасгах ёстой. Шингэрүүлэх арга нь усан уусмал, нарийн төвөгтэй найрлагатай дээжийг шинжлэхэд үр дүнтэй байдаг бол арга нь int. стандартыг хэрэглэхгүй.
Мөн хэмжсэн эрчмийг засах загварууд байдаг биэрч хүч дээр суурилдаг jэсвэл концентраци бусад элементүүд. Жишээлбэл, үнэ цэнэ хэлбэрээр үзүүлэв:
Үнэ цэнэ a, бба d-г хэмжсэн утгууд дээр үндэслэн хамгийн бага квадратын аргаар олно биТэгээд jТодорхойлогдож буй элементийн тодорхой концентраци бүхий хэд хэдэн стандарт дээжинд .
Энэ төрлийн загваруудыг компьютерээр тоноглогдсон XPA төхөөрөмж дээр цуваа дүн шинжилгээ хийхэд өргөн ашигладаг.
Лит.:Баринский Р.Л., Нефедов В.И., Молекул дахь атомын цэнэгийн рентген спектрийн тодорхойлолт, М., 1966; Немошкаленко В.В., Алешин В.Г., Рентген цацрагийн спектроскопийн онолын үндэс, К., 1979; Молекулын рентген спектр, Новосиб., 1977; Рентген флюресценцийн шинжилгээ, ред. X. Erhardt, trans. Германаас., М., 1985; Нефедов В.И., Вовна В.И., Химийн нэгдлүүдийн электрон бүтэц, М., 1987.
"Рентген СПЕКТРОСКОПИ" номонд
Спектроскопийн бодлого
Черчиллийн номноос зохиолч Бедарида ФрансуаУлс төрийн спектроскопи Одоогоор Уинстон амжилттай ажиллаж байна. Энэ хооронд 20-р зуун дөнгөж эхэлж байсан бөгөөд Уинстоны үүрэг, тухайн үеийн улс төрийн амьдрал дахь түүний жин, ирээдүйн хэтийн төлөвийг үнэлэхэд эрт байв. Чухамдаа хэн ийм гэгээлэг байсан бэ?
Спектроскопи
Лазерын түүх номноос зохиолч Бертолотти МариоСпектроскопи Хэрэв бид одоо илүү үндсэн хэрэглээ рүү шилжих юм бол спектроскопийн талаар дурдах хэрэгтэй. Будгийн лазерыг зохион бүтээж, тэдгээрийн долгионы урт нь өгөгдсөн хязгаарт өргөнөөр өөрчлөгдөж болох нь тодорхой болсон үед тэр даруй болсон.
рентген камер
зохиолч Зохиогчдын багРентген камер Рентген туяаны камер нь рентген бүтцийн шинжилгээнд атомын бүтцийг судлах төхөөрөмж юм. Энэ арга нь рентген туяаны дифракц ба түүнийг гэрэл зургийн хальсан дээр харуулахад суурилдаг. Энэ төхөөрөмжийн гадаад төрх нь зөвхөн дараа нь боломжтой болсон
рентген хоолой
Номоос Том нэвтэрхий толь бичигтехнологи зохиолч Зохиогчдын багРентген хоолой Рентген туяа нь рентген туяаны эх үүсвэр болдог цахилгаан вакуум төхөөрөмж юм. Ийм цацраг нь катодоос ялгарах электронууд удааширч, анод руу цохиход гарч ирдэг; харин электронуудын энерги, тэдгээрийн хурд
Хэт ягаан туяа ба рентген одон орон судлал
Одон орон судлал номноос зохиолч Том номноос Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь бичиг(SP) зохиогч TSBСпектроскопи
Зохиогчийн Их Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь бичиг (SP) номноос TSBAES нь чөлөөт атомуудын дулааны өдөөлт, өдөөгдсөн атомуудын оптик ялгаралтын спектрийн бүртгэлд суурилдаг.
A + E = A* = A + hγ,
Үүнд: А нь элементийн атом; A* - өдөөгдсөн атом; hγ нь ялгарах гэрлийн квант; E нь атомд шингэсэн энерги юм.
Атомыг өдөөх эх үүсвэр = атомжуулагч (өмнөх хэсгийг үзнэ үү)
Атом шингээлтийн спектроскопи
AAS нь өдөөгдөөгүй чөлөөт атомуудын оптик цацрагийг шингээхэд суурилдаг.
A + hγ (гадаад эх сурвалжаас) = A*,
Үүнд: А нь элементийн атом; A* - өдөөгдсөн атом; hγ нь атомд шингэсэн гэрлийн квант юм.
атомжуулагч - дөл, цахилгаан дулаан (өмнөхөөс үзнэ үү)
AAS-ийн онцлог шинж чанар нь өндөр түвшний монохроматик шинж чанартай гадны цацрагийн эх үүсвэрийн төхөөрөмжид байгаа явдал юм.
Гэрлийн эх үүсвэрүүд - хөндий катодын чийдэн ба электродгүй цэнэгийн чийдэн
Атомын рентген спектроскопи
Рентген спектроскопийн аргууд нь дотоод электронуудын энергийн өөрчлөлтөд тохирсон рентген цацрагийг ашигладаг.
Атом ба молекулын төлөв дэх дотоод электронуудын энергийн түвшний бүтэц нь ойролцоо байдаг тул дээжийг атомжуулах шаардлагагүй.
Атом дахь бүх дотоод орбиталууд дүүрсэн тул дотоод электронуудын шилжилт нь атомын иончлолын улмаас сул орон зай үүсэх урьдчилсан нөхцөлд л боломжтой байдаг.
Атомын ионжилт нь рентген цацрагийн гадаад эх үүсвэрийн нөлөөн дор явагддаг
APC аргын ангилал
Цахилгаан соронзон цацрагийн спектроскопи:
Рентген цацрагийн шинжилгээ(REA);
Рентген туяа шингээлтийн шинжилгээ(RAA);
Рентген флюресценцийн шинжилгээ(RFA).
Цахим:
Рентген фотоэлектроник(RFES);
Auger электрон(ЭКО).
Молекулын спектроскопи
Аргын ангилал:
Асуудал(байхгүй) Яагаад?
Шингээлт:
Спектрофотометр (VS ба хэт ягаан туяанд);
IR спектроскопи.
Люминесцент шинжилгээ(флюориметр).
Турбидиметр ба нефелометр.
Поляриметр.
Рефрактометр .
Молекул шингээлтийн спектроскопи
Молекул шингээлтийн спектроскопинь молекул дахь гадаад (валент) электронуудын энерги ба чичиргээний шилжилт дээр суурилдаг. Оптик хүрээний хэт ягаан туяаны болон харагдахуйц бүсийн цацрагийг ашигладаг - энэ бол спектрофотометр (энергийн электрон шилжилт) юм. Оптик хүрээний IR бүсийн цацрагийг ашигладаг - энэ нь IR спектроскопи (чичиргээний шилжилт) юм.
Спектрофотометр
Үүнд үндэслэн:
Бугер-Ламберт-Беэрийн хууль:
Оптик нягтын нэмэлт байдлын хууль:
A \u003d ε 1 л C 1 + ε 2 л C 2 + ....
Өнгөт уусмалын шинжилгээ - наранд (фотоколориметрийн);
Хэт ягаан туяаг шингээх чадвартай уусмалын шинжилгээ - хэт ягаан туяанд (спектрофотометр).
Асуултуудад хариулна уу:
Фотометрийн хэмжилтийн үндсэн аргууд
График тохируулгын арга.
Нэмэлт арга.
Олборлолт-фотометрийн арга.
Дифференциал фотометрийн арга.
Фотометрийн титрлэлт.
Фотометрийн тодорхойлолт нь дараахь зүйлээс бүрдэнэ.
1 Тодорхойлох бүрэлдэхүүн хэсгийн орчуулга
гэрэл шингээх нэгдэл.
2 Гэрлийн шингээлтийн эрчмийн хэмжилт
(шингээх) гэрэл шингээх нэгдлийн уусмалаар.
Фотометрийн хэрэглээ
1 Хүчтэй тууз бүхий бодисууд
шингээлт (ε ≥ 10 3) нь өөрөө тодорхойлогддог
гэрлийн шингээлт (BC - KMnO 4, хэт ягаан туяа - фенол).
2 Өөрөө байхгүй бодисууд
гэрлийн шингээлт, дараа нь шинжилнэ
фотометрийн урвал (бэлтгэх
салхи шингээх нэгдлүүд). n / x - урвалууд
нарийн төвөгтэй үүсэх, o / c-д - органик нийлэгжилт
будагч бодисууд.
3 Өргөн хэрэглэгддэг олборлолт-фотометрийн
арга. Энэ юу вэ? Тодорхойлолтыг хэрхэн хийх вэ? Жишээ.