Энергия K-краев поглощения для ряда химических элементов

Таблица 1.2.1.1

Удаление электронов расположенных на определенных оболочках атома, происходящее при фотоэффекте, приводит к его ионизации, и атом оказывается в возбужденном состоянии и переходит на другой уровень с меньшей энергией. В процессе такого перехода избыток энергии уносится фотонами вторичного излучения, представляюще­го собой характеристическое рентгеновское излучение и называется флуоресцентным рентгеновским излучением. Зависимость энергии флуоресцентного излучения E_ф от атомного номера химического эле­мента определяется законом Мозли

(1.2.1.8)

Для каждого химического элемента энергия E_ф строго определе­на и зависит от его атомных свойств. Интенсивность флуоресцент­ного излучения I_ф представляет собой довольно сложную функцию ряда атомных характеристик вещества, При неизменной геомет­рии измерений величину I_ф можно рассчитать по формуле

(1.2.1.9)

где к- постоянный для данной геометрии измерений коэффициент, не зависящий от содержания химического элемента; m_n - поверхнос­тная плотность исследуемого вещества, г/см3; - массовый коэф­фициент фотоэлектрического поглощения.

Рассеяние -излучения. Наряду с фотоэффектом, при котором вся энергия -кванта передается атомному электрону, взаимодействие гамма-излучения с веществом может приводить к рассеянию, т.е. отклонению от первоначального направления распространения на некоторый угол .

Детальное изучение рассеяния -излучения в веществе проведе­но Томсоном и Комптоном. Томсон изучал мягкое -излучение и получил формулу для расчета полного сечения рассеяния

. (1.2.1.10)

Томсоновское рассеяние не зависит от длины волны падающего излучения и симметрично относительно плоскости = 90°. При па­дении мягкого гамма-излучения на кристалл с постоянной решетки d, сравнимой с длиной волны , т.е. при ≈ d, рассеянное излучение становится когерентным, в результате чего наблюдается интерференционная картина. Направление рассеянного излучения определя­ется формулой Вульфа-Брегга

, (1.2.1.11)

где - угол падения и отражения гамма-излучения.

Наиболее удобны для наблюдения углы получаются при . При углы очень малы, а при когерентное излучение невозможно. При изучении взаимодействия жестких -квантов с ве­ществом Комптон наблюдал их рассеяние с изменением длины вол­ны. Им установлено, что спектр рассеянного излучения кроме пер­воначальной длины волны содержит также смещенную линию с длиной волны растет с увеличением угла рассея­ния; при данном угле рассеяния не зависит от , а по­стоянна для всех рассеивающих веществ.

Определена формула для полного сечения комптоновского рассе­яния [7]:

(1.2.1.11)

где

При формула (1.2.1.11) принимает вид:

(1.2.1.12)

Следовательно, сечение комптоновского рассеяния на электроне при

обратно пропорционально энергии -кванта. Се­чение, рассчитанное на атом, изменяется пропорционально .

(1.2.1.13)

Способность химических элементов рассеивать -излучение ко­личественно характеризуется массовыми коэффициентами когерен­тного и некогерентного рассеяния , величины которых, а так­же их суммарное значение для энергий 0,02 и 0,05 МэВ, приведены в табл. 1.2.1.2. Значения массовых коэффициентов рассеяния для разных химических элементов могут различаться и при том значительно.

Величины массовых коэффициентов рассеяния -излучений, см2/г

Таблица 1.2.1.2

Химический элемент
1H	0.0067	0.362	0.3687	0.0011	0.334	0.3351
4Be	0.0355	0.149	0.1845	0.007	0.147	0.1540
6C	0,064	0.160	0.2240	0.0137	0.163	0.1767
8O	0.099	0.154	0.2530	0.0217	0.161	0.1827
20Ca	0.382	0.132	0.5140	0.090	0.149	0.2390
26Fe	0.517	0.116	0.6330	0.124	0.136	0.2600
40Zr	0.924	0.097	1.0210	0.235	0.121	0.356
48Cd	1.18	0.0906	1.2706	0.303	0,114	0.4170
56Ba	1.37	0.0843	1.4543	0.361	0,106	0.4670
74W	2.17	0.073	2.2430	0.554	0.0994	0.6534
82Pb	2.34	0,0695	2.4095	0.642	0.09955	0.7375