АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Взаимодействие рентгеновских лучей с веществом

Одним из наиболее замечательных свойств рентгеновских лучей является их способность проходить через заметные толщины самых разнообразных веществ. Однако при этом их интенсивность уменьшается и тем в большей степени, чем толще слой вещества, через который они проходят.

Ослабление интенсивности рентгеновского излучения происходит в основном в результате следующих процессов:

· рассеяние рентгеновского фотона без изменения длины волны;

· рассеяние рентгеновского фотона с изменением длины волны;

· поглощение рентгеновского фотона атомом с испусканием либо электрона (фотоэффект), либо характеристического рентгеновского излучения.

Рассмотрим более подробно явления, возникающие при взаимодействии рентгеновских лучей с веществом.

При поглощении фотонов первичным актом является возбуждение атомов вещества. При этом либо изменяется положение электронов в пределах электронной оболочки атома (переход электронов в более высокоэнергетическое квантовое состояние), либо электрон удаляется из оболочки атома за его пределы (происходит фотоэффект и образование фотоэлектронов).

Когда фотоны падающих рентгеновских лучей обладают большой энергией, то они могут вырывать не только периферические слабо связанные электроны, но и электроны, находящиеся во внутренних оболочках атома.

Если летящим фотоном первичного пучка будет выбит электрон с K-уровня, то, следовательно, возможны перескоки электронов с более высоких уровней, в результате чего появится характеристическое излучение, которое называется вторичным.

Освободившиеся электроны, перемещаясь внутри вещества, испытывают на своем пути электрические взаимодействия с встречающимися на их пути атомами. Электроны, сталкиваясь с атомами (как при упругом ударе) отклоняются от своего первоначального направления, а атомы испытывают отдачу. Таким образом, освободившийся электрон имеет извилистый путь в веществе, при этом постепенно отдает свою энергию при упругих столкновениях. Кинетическая энергия фотоэлектронов переходит в тепловую энергию.

Поглощение атомами энергии рентгеновских лучей не является единственным видом их взаимодействия с веществом. Вещество, через которое проходит пучок рентгеновских лучей, само становится источником вторичных рентгеновских лучей, испускаемых во все стороны. Происходит рассеяние. По представлениям электродинамики явление рассеяния состоит в том, что первичные лучи вызывают вынужденные колебания внешних электронов атомов рассеивающего тела, которые сами становятся при этом центрами, излучающими вторичные рассеянные лучи той же длины волны λ. Рассеяние рентгеновского излучения для больших значений Z и λ происходит в основном без изменения длины волны (когерентное рассеяние), а в области малых Z и λ длина волны возрастает (некогерентное или комптоновское рассеяние).

Зависимость отношения интенсивностей некогерентного и когерентного рассеяния рентгеновских лучей I_н/I_k от атомного номера рассеивающего элемента имеет вид, показанный на рис. 11, т. е. с возрастанием атомного номера это отношение быстро убывает, поэтому практически для элементов с Z >25 в основном наблюдается когерентное рассеяние. С возрастанием длины волны первичного пучка отношение I_н/I_k быстро уменьшается.

Рис.11.

Когерентное излучение играет основную роль при изучении структуры вещества. Наличие некогерентного рассеяния обычно является помехой при исследовании структуры.

Литература

1. Савельев И. В. Курс физики: Учеб.: В 3-х т. Т. 3: Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц.— М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989.—304 с.— ISBN 5-02-014432-0 (Т. 3).

2. Трофимова Т.И. Курс физики. 6-е изд., стер.— М.: «Высшая школа», 1999. с.423–426.

3. Шпольский Э. В. Том 1: Введение в атомную физику: Учебное пособие для вузов. —6-е изд., испр.— Москва: Наука, 1974, — 575 с.

4. Шпольский Э. В. Том 2: Основы квантовой механики и строение электронной оболочки атома: Учебное пособие для вузов.— 4-е изд., перераб.— М.: Наука, 1974, — 447 с.

Дата добавления: 2015-09-03 | Просмотры: 630 | Нарушение авторских прав