Характеристическое рентгеновское излучение

При поглощении атомом порции энергии, достаточной для вырывания одного из внутренних электронов, испускается характеристическое рентгеновское излучение. Спектр характеристического рентгеновского излучения определяется природой вещества, из которого изготовлен антикатод. Характеристический рентгеновский спектр служит однозначной характеристикой атома, его индивидуальность сохраняется и при вступлении атома в химические соединения. По этому по спектральному положению и интенсивности линий характеристического рентгеновского излучения осуществляется рентгеновский спектральный анализ. Длины волн характеристического излучения лежат в диапазоне от 5∙10^-3 нм до 10 нм.

Линии характеристического рентгеновского излучения возникают при переходе электрона с одной из внешних электронных оболочек на вакантное место на внутренней электронной оболочке, более близкой к ядру. Линии характеристического спектра группируются в серии. Серию составляют линии, образующиеся при всех разрешенных переходах электронов с внешних оболочек на одну и ту же вакантную, более близкую к ядру -, -, -, - или - оболочку. Соответственно серии обозначаются буквами (в порядке возрастания длины волны ). Внутри серии линии обозначаются греческими буквами и т.д. ( и т.д.).

Спектры разных элементов имеют сходный характер. При увеличении атомного номера спектр характеристического рентгеновского излучения смещается в коротковолновую часть, не меняя своей структуры. Это объясняется тем, что внутренние электронные оболочки атомов имеют сходное строение. Связь частот спектральных линий характеристического рентгеновского излучения с атомным номером определяется законом Мозли: корень квадратный из частоты характеристического рентгеновского излучения атома химического элемента и его атомный номер связаны линейной зависимостью:

,

где и константы. Константа – постоянная экранирования, учитывающая влияние на отдельный электрон всех остальных электронов атома, она одинакова для всех линий одной серии, но меняется при переходе от одной серии к другой. Константа имеет свое значение для каждой линии, одинаковое для всех элементов. Зависимость от для линий и серий представлена на графике. Закон Мозли окончательно подтвердил, что порядковый номер элемента определяется не массой ядра, а его зарядом.