Метод рентгеновской спектроскопии реферат
Обновлено: 05.07.2024
История
Изобретателем рентгенографии стал Вильгельм Конрад Рентген (Wilhelm Conrad Röntgen). Однажды, когда ученый исследовал способность различных материалов останавливать лучи, он поместил небольшой кусочек свинца в положение, в то время как происходил разряд. Таким образом, Рентген увидел первое рентгенографическое изображение, его собственный мерцающий призрачный скелет на экране платиноцианида бария. Позже он сообщил, что именно в этот момент решил продолжить свои эксперименты в тайне, потому что боялся за свою профессиональную репутацию, если его наблюдения будут ошибочными. Немецкий ученый был удостоен первой Нобелевской премии по физике в 1901 году за открытие рентгеновских лучей в 1895 году. По данным Национальной ускорительной лаборатории SLAC, его новая технология была быстро использована другими учеными и врачами.
Чарльз Баркла (Charles Barkla), британский физик, проводил исследования между 1906 и 1908 годами, которые привели к его открытию, что рентгеновские лучи могут быть характерны для отдельных веществ. Его работа также принесла ему Нобелевскую премию по физике, но только в 1917 году.
Использование рентгеновской спектроскопии фактически началось немного раньше, в 1912 году, начиная с совместной работы отца и сына британских физиков, Уильяма Генри Брэгга (William Henry Bragg) и Уильяма Лоуренса Брэгга (William Lawrence Bragg). Они использовали спектроскопию для изучения взаимодействия рентгеновского излучения с атомами внутри кристаллов. Их методика, называемая рентгеновской кристаллографией, стала стандартом в этой области к следующему году, и они получили Нобелевскую премию по физике в 1915 году.
В действии
В последние годы рентгеновская спектрометрия использовалась различными новыми и захватывающими способами. На поверхности Марса имеется рентгеновский спектрометр, собирающий данные об элементах, составляющих почву. Сила лучей использовалась для обнаружения свинцовой краски на игрушках, что понижало риск отравления свинцом. Партнерство между наукой и искусством можно увидеть в использовании рентгенографии, когда ее применяют в музеях, чтобы определить элементы, которые могут повредить коллекциям.
Принципы работы
Когда атом нестабилен или подвергается бомбардировке частицами высокой энергии, его электроны переходят между энергетическими уровнями. Когда электроны приспосабливаются, элемент поглощает и испускает высокоэнергетические рентгеновские фотоны способом, характерным для атомов, которые составляют этот конкретный химический элемент. С помощью рентгеновской спектроскопии можно определить колебания в энергии. Это позволяет идентифицировать частицы и увидеть взаимодействие атомов в различных средах.
Имеется два основных метода рентгеновской спектроскопии: с дисперсией по длине волны (WDXS) и с дисперсией энергии (EDXS). WDXS измеряет рентгеновские лучи одной длины волны, которые дифрагируют на кристалле. EDXS измеряет рентгеновское излучение, испускаемое электронами, стимулируемыми высокоэнергетическим источником заряженных частиц.
Анализ рентгеновской спектроскопии в обеих методиках распределения излучения указывает на атомную структуру материала и, следовательно, на элементы внутри анализируемого объекта.
Методы рентгенографии
Существует несколько различных методов рентгеновской и оптической спектроскопии электронного спектра, которые используются во многих областях науки и техники, включая археологию, астрономию и инженерию. Эти методы могут использоваться независимо друг от друга или совместно, чтобы создать более полную картину анализируемого материала или объекта.
Метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (WDXS) - это поверхностно-чувствительный количественный спектроскопический метод, который измеряет элементный состав в диапазоне частей на поверхности изучаемого материала, а также определяет эмпирическую формулу, химическое состояние и электронное состояние элементов, которые существуют в материале. Проще говоря, WDXS - это полезный метод измерения, поскольку он показывает не только то, какие элементы находятся внутри пленки, но и какие элементы образуются после обработки.
Рентгеновские спектры получают, облучая материал пучком рентгеновских лучей, одновременно измеряя кинетическую энергию и количество электронов, которые выходят из верхних 0-10 нм анализируемого материала. WDXS требует условий высокого вакуума (P ~ 10-8 миллибар) или сверхвысокого вакуума (UHV; P 4 февраля, 2019
Читайте также: