जो एक्स-रे को न्यूनतम रूप से अवशोषित करता है। एक्स-रे विकिरण

निर्देशित बीम पास करते समय एक्स-रेपदार्थ के माध्यम से, प्रारंभिक दिशा के साथ बीम की तीव्रता दो अलग-अलग तरीकों से क्षीण होती है:

• 1. एक फोटॉन के गायब होने से - तथाकथित सच्चा अवशोषण,
• 2. फोटॉन की मूल दिशा को बदलकर - प्रकीर्णन। एक्स-रे बिखरने की घटना

पूरी तरह से प्रकीर्णन के समान है जो प्रकाश एक अशांत माध्यम से गुजरते समय अनुभव करता है। अंतर केवल इतना है कि प्रकाश के लिए माध्यम की "मैलापन" पर्याप्त रूप से बड़े कणों के कारण होती है जो एक अपवर्तक सूचकांक के साथ निलंबित होते हैं जो माध्यम के अपवर्तक सूचकांक से अलग होते हैं। एक्स-रे के लिए, उनकी छोटी तरंग दैर्ध्य के कारण, प्रकाश के लिए पारदर्शी कोई भी माध्यम "अशांत" होता है। इस मामले में, प्रकीर्णन केंद्र पदार्थ के परमाणु या अणु स्वयं होते हैं। प्रकाश के लिए समान आणविक प्रकीर्णन देखा जाता है। लेकिन प्रकाश के मामले में यह बहुत कमजोर प्रभाव है। प्रकीर्णन के प्रश्न पर अगले अध्याय में अधिक विस्तार से विचार किया जाएगा।

अक्ष की दिशा में पदार्थ से गुजरने वाली तीव्रता / एक्स-रे के क्षीणन पर विचार करें एन.एस.पदार्थ की सतह पर, हम डालते हैं एन एस= 0, / = / 0, और गहराई पर बीम की तीव्रता एन एस - 1 एक्स.तीव्रता में परिवर्तन का निर्धारण करें डीएल एक्सरास्ते में एक्स-रे डीएक्सनिर्देशांक के साथ बिंदुओं के बीच एन एसतथा एन एस + डीएक्स.जाहिर है, तीव्रता में सापेक्ष कमी के समानुपाती होगी डीएक्स:

जहां आनुपातिकता गुणांक p को रैखिक क्षीणन गुणांक कहा जाता है और यह एक्स-रे बीम के अवशोषित पदार्थ और तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है। यह (2.6) से इस प्रकार है कि रैखिक क्षीणन गुणांक का आयाम सेमी "1 है, और भौतिक अर्थ में, रैखिक क्षीणन गुणांक प्रति इकाई पथ तीव्रता में सापेक्ष परिवर्तन है। एकीकृत (2.6) ओवर एन एस,हम परिमित मोटाई की एक परत द्वारा एक्स-रे के क्षीणन का नियम प्राप्त करते हैं एनएस:

हालांकि, रैखिक क्षीणन गुणांक का मान सामग्री के वास्तविक घनत्व पर निर्भर करेगा। उदाहरण के लिए, यदि हमारे पास समान मोटाई और समान के दो नमूने हैं रासायनिक संरचना, लेकिन अलग-अलग घनत्व के, उनमें से एक में छिद्रों की उपस्थिति के कारण, एक झरझरा वस्तु के लिए रैखिक क्षीणन गुणांक एक गैर-छिद्रपूर्ण की तुलना में कम होगा। एक मूल्य का परिचय देना आवश्यक था जो केवल पदार्थ की मौलिक संरचना द्वारा निर्धारित किया जाएगा। इस तरह के गुणांक को प्राप्त करने का आधार यह तथ्य था कि किसी पदार्थ में एक्स-रे का फोटोइलेक्ट्रिक अवशोषण एक परमाणु प्रक्रिया है और तीव्रता क्षीणन की गणना परत की मोटाई को ध्यान में रखकर नहीं की जा सकती है, लेकिन मात्रा की मात्रा को ध्यान में रखते हुए किया जा सकता है। पदार्थ (इसका द्रव्यमान) विकिरणित मात्रा में।

1 सेमी 2 के क्रॉस सेक्शन वाले एक्स-रे बीम पर विचार करें। इस किरण की ऊर्जा संख्यात्मक रूप से तीव्रता / के बराबर होती है। आइए हम पदार्थ के एक इकाई द्रव्यमान से गुजरने के बाद ऐसी किरण का क्षीणन ज्ञात करें। यदि p पदार्थ का घनत्व है, तो रास्ते में डीएक्स मास के लिए खातेडी एम = पीडीएक्स. रास्ते में तीव्रता में सापेक्ष परिवर्तनडीएक्स , अर्थात। मास पास करते समयडी एम , इस द्रव्यमान के मान के समानुपाती होगा:

जहां आनुपातिकता कारक कहा जाता है

द्रव्यमान क्षीणन गुणांक। (2.8) से यह इस प्रकार है कि द्रव्यमान क्षीणन गुणांक का आयाम सेमी 2 ग्राम के बराबर है " और भौतिक अर्थ के अनुसार, द्रव्यमान क्षीणन गुणांक किसी पदार्थ के प्रति इकाई द्रव्यमान की तीव्रता में एक सापेक्ष परिवर्तन है। आइए हम द्रव्यमान से गुजरने के बाद बीम की तीव्रता को निरूपित करें टी आर - पार1 टी और हम परिमित द्रव्यमान की एक परत द्वारा एक्स-रे के क्षीणन का नियम प्राप्त करते हैंटी:

द्रव्यमान क्षीणन गुणांक की एक विशिष्ट विशेषता पदार्थ की भौतिक अवस्था से इसकी स्वतंत्रता है।

रैखिक और द्रव्यमान क्षीणन गुणांक के साथ, परमाणु क्षीणन गुणांक भी पेश किया जाता हैमैं एक आयाम सेमी के साथ, जो कि 1 सेमी 2 प्रति परमाणु के क्रॉस सेक्शन के साथ किरणों की किरण की तीव्रता में सापेक्ष परिवर्तन है।

कहांए परमाणु भार है, संख्यात्मक रूप से एक ग्राम-तिल के द्रव्यमान के बराबर, aएन ए - ग्राम-परमाणु में परमाणुओं की संख्या के बराबर अवोगाद्रो की संख्या ^ = 6.023x10 28 mol "1)।

एक्स-रे विकिरण के अवशोषण और प्रकीर्णन के कार्यों को स्वतंत्र माना जा सकता है, और इसलिए, हम परमाणु क्षीणन गुणांक निर्धारित कर सकते हैं एक्स ए सही अवशोषण के परमाणु गुणांक के योग के बराबरटी ए और बिखरनाऔर एक:

इसी तरह, हम द्रव्यमान के योग के बराबर क्षीणन पीटी (टीएस) के द्रव्यमान या रैखिक गुणांक का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं या, क्रमशः, वास्तविक अवशोषण ट्व (टी) के रैखिक गुणांक और टी (एसटी) बिखरने का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं।

सच्चे अवशोषण के परमाणु गुणांक को विभाजित करना

एक्स ए परमाणु Z में इलेक्ट्रॉनों की संख्या से, हम वास्तविक अवशोषण (te) * का इलेक्ट्रॉनिक गुणांक प्राप्त करते हैं:

जहां सबस्क्रिप्टप्रति इंगित करता है कि (2.11) में निर्धारित वास्तविक अवशोषण का इलेक्ट्रॉनिक गुणांक आंतरिक एलजी इलेक्ट्रॉनों सहित परमाणु के सभी इलेक्ट्रॉनों के लिए औसत मूल्य है। व्यंजक (2.11) मामले में मान्य है एक्स वे। मामले में जब वे परमाणु के सभी इलेक्ट्रॉनों को अवशोषित कर सकते हैं।

परमाणु सच्चे अवशोषण गुणांक को आंशिक परमाणु सच्चे अवशोषण गुणांक के योग के रूप में माना जा सकता है एक्स क्यू व्यक्तिगत स्तरों के लिएक्यू परमाणु:

कहांएक्स क्यू केवल एक के फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव द्वारा निर्धारित किया जाता हैक्यू -परमाणु का स्तर। सच्चे अवशोषण का आंशिक परमाणु गुणांक, इसलिए, एक फोटॉन को कैप्चर करके जी-स्तर के आयनीकरण के लिए परमाणु का प्रभावी क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र है।

हम निरूपित करते हैं रासायनिक सूत्रजटिल पदार्थ इस प्रकार है:

कहांक्यूई - तत्व प्रतीक,एनएस (- एक अणु में परमाणुओं की संख्या। हम संकेतन भी पेश करते हैं- परमाणु भार u (t w), तत्व के वास्तविक अवशोषण का द्रव्यमान गुणांक हैक्यू एच एक दूसरे से स्वतंत्र एक अणु (पदार्थों का मिश्रण) के अलग-अलग परमाणुओं द्वारा अवशोषण की प्रक्रियाओं को ध्यान में रखते हुए, और इसलिए, परमाणु (द्रव्यमान) सच्चे अवशोषण गुणांक के लिए योगात्मकता कानून की वैधता को मानते हुए, हम आणविक द्रव्यमान अवशोषण गुणांक पाते हैं:

कहांएम - आणविक वजन। इस सूत्र को वजन सांद्रता C, = . शुरू करके परिवर्तित किया जा सकता हैआरआईआईएजेएम तत्वोंक्यू (।

परिणामी सूत्र गैस मिश्रण, मिश्र धातु, ठोस और तरल समाधान आदि के द्रव्यमान अवशोषण गुणांक की गणना के लिए सुविधाजनक है।

योगात्मकता नियम की वैधता की पुष्टि प्रयोग द्वारा की जाती है। इस नियम से विचलन केवल अवशोषण स्पेक्ट्रा की बारीक संरचना में ही प्रकट होता है (अधिक विवरण के लिए देखें)।

प्रायोगिक अध्ययनों से पता चला है कि परमाणु के सभी स्तरों का परमाणु अवशोषण गुणांक परमाणु संख्या Z और तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है एक्स और एक अनुमानित अभिव्यक्ति मान्य है:

कहांएक्स सेमी में, और गुणांक सी तरंग दैर्ध्य क्षेत्र पर निर्भर करता है और मूल्यों से गुजरते समय बदलता हैएक्स के, एक्स एलएच एक्सशो और इसी तरह, कुछ तरंग दैर्ध्य से संबंधित, जिस पर संबंधित स्तरों का आयनीकरण अभी भी होता है।

वास्तविक अवशोषण गुणांक का मान तरंगदैर्घ्य पर निर्भर करता हैएक्स घटना विकिरण और तत्व की परमाणु संख्या। यदि इस तत्व के लिए निर्भरताएँ बनाने के लिएएक्स ए तथाएक्स टी सेएक्स (चित्र 2.8), यह पता चला है कि वृद्धिएक्स ए तथाएक्स टी वृद्धि के साथएक्स असमान रूप से होता है: कई छलांगें तब देखी जाती हैं जब तरंग दैर्ध्य, बढ़ते हुए, कुछ मूल्यों से होकर गुजरता है, जो प्रत्येक पदार्थ के लिए भिन्न होते हैं, जो कि संबंधित अवशोषण बैंड के किनारे होते हैं, या परमाणु के ^ -स्तर के लिए अवशोषण थ्रेशोल्ड होते हैं (" d-अवशोषण बढ़त"), जहां हम दो मान प्राप्त कर सकते हैं एक्स टी इस सीमा के दोनों ओर। आइए हम लघु-तरंग दैर्ध्य सीमा से बड़े पैमाने पर अवशोषण गुणांक को निरूपित करेंएक्स डी आर - पारएक्स एम (एक्स क्यू) 9 और लॉन्गवेव के साथ -एक्स "एम (एक्स क्यू), यह स्पष्ट है किएक्स एम (एक्स आई)> एक्स "एम (एक्स क्यू)। रवैया

टी-स्तर का अवशोषण कूद कहा जाता है। छलांग के बीच के अंतराल में, गुणांक में वृद्धि कानून का पालन करती है एक्स 3. अंजीर में। 2.9 निर्भरता दर्शाता हैएक्स ए Z से तकएक्स = 1ए.

चावल . 2.8.

अवशोषण की उपस्थिति निर्भरताओं पर कूदती हैटी टू सेएक्स और Z सामग्री के संरचनात्मक अध्ययन करते समय विकिरण का चयन करने की आवश्यकता की ओर जाता है, क्योंकि यदि घटना किरणों की तरंग दैर्ध्य अवशोषण बैंड के किनारे से थोड़ी कम है प्रति अध्ययन के तहत तत्व की -श्रृंखला, तब मजबूत अवशोषण के कारण न केवल विवर्तित विकिरण की तीव्रता कम हो जाती है, बल्कि बहुत तीव्र प्रतिदीप्ति भी उत्पन्न होती है, जो एक्स-रे विवर्तन पैटर्न के विपरीत को तेजी से कम करती है, इस पर एक बड़ी पृष्ठभूमि का निर्माण करती है। भारी तत्वों के अध्ययन में एक समान, लेकिन थोड़ा कमजोर प्रभाव देखा जाता है, जब आपतित किरणों की तरंग दैर्ध्य अवशोषण बैंड के किनारे से थोड़ी कम होती है एल श्रृंखला। अनुसंधान के बाद से

चावल। 2.9. परमाणु अवशोषण गुणांक की निर्भरताटी ए पदार्थ Z के परमाणु क्रमांक परएक्स = 1 ए।

दूसरी ओर, अवशोषण कूद के कारण, ट्यूब से आने वाले विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना को बदलने के लिए चुनिंदा अवशोषित स्क्रीन (फिल्टर) का उपयोग करना संभव हो जाता है। सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला पी-फिल्टर है, जो विशेषता स्पेक्ट्रम की ए-लाइन को इसके साथ वाले पी से अलग करना संभव बनाता है। एक्स-रे स्पेक्ट्रम में तीव्रता वितरण में परिवर्तन जब यह पी-फिल्टर से गुजरता है तो अंजीर में दिखाया गया है। 2.10.

चावल। 2.10.

यह स्पष्ट है कि जिस पदार्थ से पी-फिल्टर बना है, उसके परमाणुओं के अवशोषण बैंड का किनारा एक्स-रे ट्यूब के एनोड के पदार्थ के विशिष्ट स्पेक्ट्रम के ए- और पी-लाइनों के बीच स्थित होना चाहिए। यह स्थिति संतुष्ट है यदि फिल्टर सामग्री की परमाणु संख्या Cr, Fe, Co, Ni, Cu से एनोड सामग्री की परमाणु संख्या से एक कम है। नाइओबियम और जिरकोनियम दोनों मो विकिरण के लिए एक फिल्टर के रूप में काम कर सकते हैं।

फिल्टर मोटाई के उपयुक्त चयन के साथ, पी-लाइन ए-लाइन की तुलना में कई सौ गुना अधिक कमजोर हो जाएगी।

एक्स-रे स्पेक्ट्रा दो प्रकार के होते हैं: निरंतर और रैखिक। एंटी-कैथोड के पदार्थ में तेज इलेक्ट्रॉनों के मंदी के दौरान निरंतर स्पेक्ट्रा दिखाई देते हैं और इलेक्ट्रॉनों के सामान्य ब्रेम्सस्ट्रालंग होते हैं। निरंतर स्पेक्ट्रम की संरचना एंटीकैथोड की सामग्री पर निर्भर नहीं करती है। लाइन स्पेक्ट्रम में व्यक्तिगत उत्सर्जन लाइनें होती हैं। यह एंटीकैथोड की सामग्री पर निर्भर करता है और इसकी पूरी तरह से विशेषता है। प्रत्येक तत्व का अपना विशिष्ट रेखा स्पेक्ट्रम होता है। इसलिए, रेखा एक्स-रे स्पेक्ट्रा को विशेषता भी कहा जाता है।

विशेषता एक्स-रे विकिरण की उपस्थिति की योजना को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है।

एक्स-रे लाइन स्पेक्ट्रा और ऑप्टिकल लाइन स्पेक्ट्रा के बीच तीन मूलभूत अंतर हैं। सबसे पहले, एक्स-रे की आवृत्ति ऑप्टिकल विकिरण की आवृत्ति से हजारों गुना अधिक है। इसका मतलब है कि एक्स-रे क्वांटम की ऊर्जा ऑप्टिकल क्वांटम से हजारों गुना अधिक है। दूसरा, विभिन्न तत्वों के एक्स-रे स्पेक्ट्रा की संरचना समान होती है, जबकि विभिन्न तत्वों के ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा की संरचना काफी भिन्न होती है। तीसरा, ऑप्टिकल अवशोषण स्पेक्ट्रा में संबंधित तत्व की मुख्य श्रृंखला की उत्सर्जन लाइनों के साथ मेल खाने वाली अलग-अलग रेखाएं होती हैं। एक्स-रे अवशोषण स्पेक्ट्रा एक्स-रे उत्सर्जन स्पेक्ट्रा की तरह नहीं हैं: इनमें तेज लंबी-तरंग दैर्ध्य किनारे वाले कई बैंड होते हैं।

एक्स-रे स्पेक्ट्रा की इन सभी विशेषताओं को उत्सर्जन तंत्र द्वारा समझाया गया है, जो इलेक्ट्रॉन गोले की संरचना के साथ पूर्ण समझौता है। एंटी-कैथोड की सामग्री पर गिरने वाला एक इलेक्ट्रॉन, एंटी-कैथोड के परमाणुओं से टकराकर, परमाणु के आंतरिक गोले में से एक इलेक्ट्रॉन को बाहर निकाल सकता है। परिणाम एक परमाणु है जिसके आंतरिक गोले में से एक पर इलेक्ट्रॉन की कमी होती है। नतीजतन, अधिक बाहरी कोशों से इलेक्ट्रॉन रिक्त स्थान में स्थानांतरित हो सकते हैं। नतीजतन, एक क्वांटम उत्सर्जित होता है, जो एक एक्स-रे क्वांटम है।

इलेक्ट्रॉनों और अन्य इलेक्ट्रॉनों से गड़बड़ी। जब इलेक्ट्रॉन आंतरिक कोश के रिक्त स्थान में जाता है, तो बाहरी कोश से एक क्वांटम उत्सर्जित होता है, जिसकी आवृत्ति होती है

चूंकि Z भारी परमाणुओं के लिए बड़ा है, इसलिए ऑप्टिकल शब्दों की ऊर्जा की तुलना में शब्दों की ऊर्जा भी बड़ी है। नतीजतन, ऑप्टिकल आवृत्तियों की तुलना में विकिरण आवृत्तियां भी अधिक होती हैं। यह एक्स-रे क्वांटा की उच्च ऊर्जा की व्याख्या करता है।

चूंकि परमाणुओं के आंतरिक कोशों की संरचना समान होती है, सभी भारी परमाणुओं में समान संरचित एक्स-रे स्पेक्ट्रा होना चाहिए, केवल भारी परमाणुओं के लिए स्पेक्ट्रम को उच्च आवृत्तियों की ओर स्थानांतरित किया जाता है।

यह प्रयोग द्वारा पूरी तरह से पुष्टि की जाती है और साबित करती है कि परमाणुओं के आंतरिक कोशों की संरचना वैसी ही होती है, जैसी कि तत्वों की आवर्त सारणी की व्याख्या करते समय मान ली गई थी।

1913 में, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी मोसले ने एक्स-रे स्पेक्ट्रम में लाइनों की तरंग दैर्ध्य को तत्व Z की परमाणु संख्या से संबंधित एक कानून की स्थापना की। इस कानून के अनुसार:

यहाँ R Rydberg स्थिरांक है (R = 1.1 × 10 7 1 / m), n ऊर्जा स्तर की संख्या है जिससे इलेक्ट्रॉन गुजरा है, k ऊर्जा स्तर की संख्या है जिससे इलेक्ट्रॉन गुजरा है।

निरंतर s को स्क्रीनिंग स्थिरांक कहा जाता है। एक्स-रे उत्सर्जित करते समय संक्रमण करने वाले इलेक्ट्रॉन नाभिक के प्रभाव में होते हैं, जिसका आकर्षण इसके आसपास के शेष इलेक्ट्रॉनों की क्रिया से कुछ कमजोर होता है। यह परिरक्षण क्रिया है जो से घटाने की आवश्यकता में अपनी अभिव्यक्ति पाती है जेडकुछ मूल्य।

मोसले का नियम आपको नाभिक के आवेश को निर्धारित करने की अनुमति देता है, रेखाओं की तरंग दैर्ध्य को जानकर, एक्स-रे विकिरण की विशेषता। यह विशिष्ट एक्स-रे विकिरण का अध्ययन था जिसने अंततः आवर्त सारणी में तत्वों को व्यवस्थित करना संभव बना दिया।

मोसले के नियम से पता चलता है कि एक्स-रे शर्तों के वर्गमूल चार्ज संख्या पर रैखिक रूप से निर्भर करते हैं जेडतत्व

यदि एक इलेक्ट्रॉन को K-कोश से बाहर खटखटाया जाता है ( एन= 1), तब जब इलेक्ट्रॉन अन्य कोशों से रिक्त स्थान पर जाते हैं, तो X-किरण K-श्रृंखला उत्सर्जित होती है। जब इलेक्ट्रॉन L-कोश के रिक्त स्थान में जाते हैं ( एन= 2) एल-श्रृंखला उत्सर्जित होती है, आदि। इस प्रकार, एक्स-रे स्पेक्ट्रा और मोसले के नियम की संरचना की प्रयोगात्मक रूप से देखी गई समानता तत्वों की आवर्त सारणी की व्याख्या में प्रयुक्त अवधारणाओं की पुष्टि करती है।

एक्स-रे अवशोषण स्पेक्ट्रा की ख़ासियत को इस तथ्य से भी समझाया गया है कि एक्स-रे विकिरण का उत्सर्जन परमाणु के आंतरिक गोले से संबंधित है। एक परमाणु द्वारा एक्स-रे क्वांटम के अवशोषण के परिणामस्वरूप, परमाणु के आंतरिक कोशों में से एक से एक इलेक्ट्रॉन निकाला जा सकता है, अर्थात। फोटोआयनीकरण प्रक्रिया। प्रत्येक अवशोषण बैंड परमाणु के संबंधित खोल से इलेक्ट्रॉन के निष्कर्षण से मेल खाता है। K बैंड (चित्र 9.6.) परमाणु के अंतरतम कोश से एक इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालने के परिणामस्वरूप बनता है - K शेल, L बैंड - दूसरे शेल से, आदि। प्रत्येक बैंड की तेज लंबी-तरंग दैर्ध्य धार फोटोकरण प्रक्रिया की शुरुआत से मेल खाती है, अर्थात। एक इलेक्ट्रॉन को अतिरिक्त दिए बिना संबंधित शेल से बाहर निकालना गतिज ऊर्जा... अवशोषण बैंड का लंबा-तरंगदैर्ध्य भाग इलेक्ट्रॉन को अतिरिक्त गतिज ऊर्जा के हस्तांतरण के साथ फोटोकरण के कृत्यों से मेल खाता है। भारी तत्वों के एक्स-रे अवशोषण स्पेक्ट्रा की संरचनाएं एक दूसरे के समान होती हैं और भारी तत्वों के परमाणुओं के आंतरिक गोले की संरचना की समानता की पुष्टि करती हैं। चित्र 9.7। यह देखा जा सकता है कि प्रत्येक अवशोषण बैंड की एक अच्छी संरचना होती है: के-बैंड में एक अधिकतम, एल-बैंड में तीन मैक्सिमा और एम-बैंड में पांच मैक्सिमा होते हैं। यह एक्स-रे शर्तों की ठीक संरचना के कारण है।

यदि कोई इलेक्ट्रॉन अपेक्षाकृत भारी नाभिक से टकराता है, तो यह गतिहीन हो जाता है, और इसकी गतिज ऊर्जा लगभग उसी ऊर्जा के एक्स-रे फोटॉन के रूप में निकलती है। यदि यह नाभिक के ऊपर से उड़ता है, तो यह अपनी ऊर्जा का केवल एक हिस्सा खो देगा, और बाकी को अन्य परमाणुओं में स्थानांतरित कर दिया जाएगा जो इसके रास्ते में आते हैं। ऊर्जा हानि के प्रत्येक कार्य से कुछ ऊर्जा के साथ एक फोटॉन का उत्सर्जन होता है। एक सतत एक्स-रे स्पेक्ट्रम दिखाई देता है, जिसकी ऊपरी सीमा सबसे तेज इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा से मेल खाती है। यह एक सतत स्पेक्ट्रम के निर्माण के लिए तंत्र है, और अधिकतम ऊर्जा (या न्यूनतम तरंग दैर्ध्य) जो निरंतर स्पेक्ट्रम की सीमा को ठीक करती है, त्वरित वोल्टेज के समानुपाती होती है, जो घटना इलेक्ट्रॉनों की गति निर्धारित करती है। वर्णक्रमीय रेखाएं बमबारी लक्ष्य की सामग्री की विशेषता होती हैं, और निरंतर स्पेक्ट्रम इलेक्ट्रॉन बीम की ऊर्जा से निर्धारित होता है और लक्ष्य सामग्री से व्यावहारिक रूप से स्वतंत्र होता है।

एक्स-रे न केवल इलेक्ट्रॉन बमबारी द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, बल्कि किसी अन्य स्रोत से एक्स-रे के साथ लक्ष्य को विकिरणित करके भी प्राप्त किया जा सकता है। इस मामले में, हालांकि, अधिकांश घटना बीम ऊर्जा विशेषता एक्स-रे स्पेक्ट्रम में चली जाती है, और इसका एक बहुत छोटा अंश निरंतर एक पर पड़ता है। जाहिर है, घटना एक्स-रे बीम में फोटॉन होना चाहिए, जिसकी ऊर्जा बमबारी वाले तत्व की विशिष्ट रेखाओं को उत्तेजित करने के लिए पर्याप्त है। विशिष्ट स्पेक्ट्रम में ऊर्जा का उच्च प्रतिशत वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए एक्स-रे उत्तेजना की इस पद्धति को सुविधाजनक बनाता है।

एक्स-रे ट्यूब।पदार्थ के साथ इलेक्ट्रॉनों की बातचीत के कारण एक्स-रे विकिरण प्राप्त करने के लिए, आपके पास इलेक्ट्रॉनों का एक स्रोत होना चाहिए, उन्हें उच्च गति तक तेज करने के साधन और एक ऐसा लक्ष्य होना चाहिए जो इलेक्ट्रॉन बमबारी का सामना कर सके और आवश्यक तीव्रता के एक्स-रे का उत्पादन कर सके। जिस उपकरण में यह सब होता है उसे एक्स-रे ट्यूब कहा जाता है। प्रारंभिक शोधकर्ताओं ने आधुनिक गैस-निर्वहन ट्यूबों के प्रकार के "गहराई से खाली" ट्यूबों का इस्तेमाल किया। उनमें शून्यता बहुत अधिक नहीं थी।

गैस डिस्चार्ज ट्यूब में थोड़ी मात्रा में गैस होती है, और जब ट्यूब के इलेक्ट्रोड पर एक बड़ा संभावित अंतर लागू होता है, तो गैस परमाणु सकारात्मक और नकारात्मक आयनों में परिवर्तित हो जाते हैं। सकारात्मक वाले नकारात्मक इलेक्ट्रोड (कैथोड) में चले जाते हैं और उस पर गिरते हुए, इससे इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल देते हैं, और वे बदले में, सकारात्मक इलेक्ट्रोड (एनोड) में चले जाते हैं और उस पर बमबारी करते हुए, एक्स-रे फोटॉन की एक धारा बनाते हैं। .

कूलिज द्वारा विकसित आधुनिक एक्स-रे ट्यूब में, इलेक्ट्रॉनों का स्रोत एक टंगस्टन कैथोड है जिसे गर्म किया जाता है उच्च तापमान... एनोड (या एंटी-कैथोड) और कैथोड के बीच उच्च संभावित अंतर से इलेक्ट्रॉनों को उच्च गति में त्वरित किया जाता है। चूंकि इलेक्ट्रॉनों को परमाणुओं से टकराए बिना एनोड तक पहुंचना चाहिए, एक बहुत ही उच्च वैक्यूम की आवश्यकता होती है, जिसके लिए ट्यूब को अच्छी तरह से खाली किया जाना चाहिए। यह शेष गैस परमाणुओं और परिणामी पक्ष धाराओं के आयनीकरण की संभावना को भी कम करता है।

कैथोड के चारों ओर एक विशेष आकार के इलेक्ट्रोड द्वारा इलेक्ट्रॉनों को एनोड पर केंद्रित किया जाता है। इस इलेक्ट्रोड को फोकसिंग कहा जाता है और कैथोड के साथ मिलकर ट्यूब का "इलेक्ट्रॉन स्पॉटलाइट" बनाता है। इलेक्ट्रॉन बमबारी एनोड एक दुर्दम्य सामग्री से बना होना चाहिए, क्योंकि बमबारी करने वाले इलेक्ट्रॉनों की अधिकांश गतिज ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है। इसके अलावा, यह वांछनीय है कि एनोड उच्च परमाणु संख्या वाली सामग्री से बना हो, क्योंकि परमाणु क्रमांक बढ़ने से एक्स-रे की उपज बढ़ती है। टंगस्टन को अक्सर एनोड सामग्री के रूप में चुना जाता है, जिसकी परमाणु संख्या 74 है।

एक्स-रे ट्यूबों का डिज़ाइन अनुप्रयोग और आवश्यकताओं के आधार पर भिन्न हो सकता है।

एक्स-रे विवर्तन के सिद्धांत।एक्स-रे विवर्तन की घटना को समझने के लिए, क्रम में विचार करना आवश्यक है: पहला, एक्स-रे स्पेक्ट्रम, दूसरा, क्रिस्टल संरचना की प्रकृति और तीसरा, विवर्तन घटना स्वयं।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, विशेषता एक्स-रे विकिरण में एनोड सामग्री द्वारा निर्धारित उच्च स्तर की मोनोक्रोमैटिकिटी की वर्णक्रमीय रेखाओं की एक श्रृंखला होती है। फ़िल्टर का उपयोग करके, आप सबसे तीव्र फ़िल्टर का चयन कर सकते हैं। इसलिए, एनोड की सामग्री को उचित रूप से चुनकर, बहुत सटीक परिभाषित तरंग दैर्ध्य मान के साथ लगभग मोनोक्रोमैटिक विकिरण का स्रोत प्राप्त करना संभव है। विशिष्ट विकिरण तरंग दैर्ध्य आमतौर पर क्रोमियम के लिए 2.285 से लेकर चांदी के लिए 0.558 तक होते हैं (विभिन्न तत्वों के मूल्यों को छह महत्वपूर्ण अंकों के भीतर जाना जाता है)। एनोड में घटना इलेक्ट्रॉनों के मंदी के कारण, विशेषता स्पेक्ट्रम बहुत कम तीव्रता के निरंतर "सफेद" स्पेक्ट्रम पर आरोपित होता है। इस प्रकार, प्रत्येक एनोड से दो प्रकार के विकिरण प्राप्त किए जा सकते हैं: विशेषता और ब्रेम्सस्ट्रालंग, जिनमें से प्रत्येक अपने तरीके से खेलता है। महत्वपूर्ण भूमिका.

क्रिस्टल संरचना में परमाणुओं को सही आवधिकता के साथ व्यवस्थित किया जाता है, जिससे समान कोशिकाओं का एक क्रम बनता है - एक स्थानिक जाली। कुछ जाली (उदाहरण के लिए, अधिकांश सामान्य धातुओं के लिए) काफी सरल हैं, जबकि अन्य (उदाहरण के लिए, प्रोटीन अणुओं के लिए) काफी जटिल हैं।

क्रिस्टल संरचना की विशेषता निम्नलिखित है: यदि कोई एक सेल के दिए गए बिंदु से आसन्न सेल के संगत बिंदु तक जाता है, तो ठीक वैसा ही परमाणु वातावरण मिलेगा। और यदि कोई परमाणु किसी एक कोशिका के एक बिंदु या दूसरी पर स्थित है, तो वही परमाणु किसी भी पड़ोसी कोशिका के समतुल्य बिंदु पर स्थित होगा। यह सिद्धांत एक पूर्ण, पूर्ण रूप से व्यवस्थित क्रिस्टल के लिए कड़ाई से सत्य है। हालांकि, कई क्रिस्टल (उदाहरण के लिए, धातु ठोस समाधान) एक डिग्री या किसी अन्य के लिए अव्यवस्थित हैं, अर्थात। क्रिस्टलोग्राफिक रूप से समकक्ष साइटों पर विभिन्न परमाणुओं का कब्जा हो सकता है। इन मामलों में, यह प्रत्येक परमाणु की स्थिति निर्धारित नहीं होती है, लेकिन केवल परमाणु की स्थिति, बड़ी संख्या में कणों (या कोशिकाओं) पर "सांख्यिकीय रूप से औसत" होती है।

एक्स-रे विवर्तन एक सामूहिक प्रकीर्णन घटना है जिसमें क्रिस्टल संरचना के समय-समय पर स्थित परमाणुओं द्वारा छिद्रों और प्रकीर्णन केंद्रों की भूमिका निभाई जाती है। कुछ कोणों पर उनकी छवियों की पारस्परिक वृद्धि एक विवर्तन पैटर्न देती है जो त्रि-आयामी विवर्तन झंझरी पर प्रकाश के विवर्तन में उत्पन्न होती है।

क्रिस्टल में इलेक्ट्रॉनों के साथ आपतित एक्स-रे विकिरण की परस्पर क्रिया के कारण प्रकीर्णन होता है। इस तथ्य के कारण कि एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य परमाणु के आयामों के परिमाण के समान क्रम की होती है, बिखरे हुए एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य घटना के समान होती है। यह प्रक्रिया आपतित एक्स-रे विकिरण के प्रभाव में इलेक्ट्रॉनों के जबरन दोलनों का परिणाम है।

अब एक परमाणु पर विचार करें जिसमें बाध्य इलेक्ट्रॉनों का एक बादल है (नाभिक के चारों ओर) जिस पर एक्स-रे आपतित होते हैं। सभी दिशाओं में इलेक्ट्रॉन एक साथ घटना को बिखेरते हैं और एक ही तरंग दैर्ध्य के अपने स्वयं के एक्स-रे उत्सर्जित करते हैं, भले ही वे अलग-अलग तीव्रता के हों। प्रकीर्णित विकिरण की तीव्रता तत्व के परमाणु क्रमांक से संबंधित होती है, क्योंकि परमाणु संख्या संख्या के बराबरकक्षीय इलेक्ट्रॉन जो प्रकीर्णन में भाग ले सकते हैं। (प्रकीर्णन तत्व की परमाणु संख्या पर तीव्रता की यह निर्भरता और जिस दिशा में तीव्रता को मापा जाता है, वह परमाणु प्रकीर्णन कारक की विशेषता है, जो क्रिस्टल संरचना विश्लेषण में एक अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।)

आइए हम क्रिस्टल संरचना में एक दूसरे से समान दूरी पर स्थित परमाणुओं की एक रैखिक श्रृंखला चुनें, और उनके विवर्तन पैटर्न पर विचार करें। यह पहले ही नोट किया जा चुका है कि एक्स-रे स्पेक्ट्रम में एक निरंतर भाग ("निरंतर") और तत्व की अधिक तीव्र रेखाओं का एक सेट होता है जो एनोड की सामग्री है। मान लीजिए कि हमने निरंतर स्पेक्ट्रम को फ़िल्टर किया और परमाणुओं की हमारी रैखिक श्रृंखला के उद्देश्य से लगभग एक मोनोक्रोमैटिक एक्स-रे बीम प्राप्त किया। प्रवर्धन (एम्पलीफाइंग इंटरफेरेंस) की स्थिति संतुष्ट होती है यदि पड़ोसी परमाणुओं द्वारा बिखरी हुई तरंगों के पथ में अंतर तरंग दैर्ध्य का एक गुणक हो। यदि बीम कोण पर गिरती है ए 0 अंतरालों द्वारा अलग किए गए परमाणुओं की एक पंक्ति ए(अवधि), फिर विवर्तन कोण के लिए एलाभ के अनुरूप यात्रा अंतर को इस प्रकार लिखा जाता है

ए(कोस ए- कोसो ए 0) = एचएलई,

कहां मैंतरंग दैर्ध्य है, और एचएक पूर्णांक है।

इस दृष्टिकोण को त्रि-आयामी क्रिस्टल तक विस्तारित करने के लिए, क्रिस्टल में दो अन्य दिशाओं में परमाणुओं की पंक्तियों का चयन करना और तीन समीकरणों को हल करना आवश्यक है, इस प्रकार तीन क्रिस्टल अक्षों के साथ संयुक्त रूप से प्राप्त तीन समीकरणों को हल करना आवश्यक है। ए, बीतथा सी... अन्य दो समीकरण हैं

एक्स-रे विवर्तन के लिए ये तीन मूलभूत ल्यू समीकरण हैं, और संख्याएं एच, कतथा सी- विवर्तन विमान के लिए मिलर सूचकांक। लाउ समीकरणों में से किसी को ध्यान में रखते हुए, उदाहरण के लिए पहला, कोई यह देख सकता है कि, चूंकि ए, ए 0, मैंअचर हैं, और एच= 0, 1, 2, ..., इसके विलयन को एक उभयनिष्ठ अक्ष वाले शंकु के समुच्चय के रूप में निरूपित किया जा सकता है ए(अंजीर। 5)। दिशाओं के लिए भी यही सच है बीतथा सी.

त्रि-आयामी प्रकीर्णन (विवर्तन) के सामान्य मामले में, तीन ल्यू समीकरणों का एक सामान्य समाधान होना चाहिए, अर्थात। प्रत्येक कुल्हाड़ी पर स्थित तीन विवर्तन शंकु प्रतिच्छेद करना चाहिए; चौराहे की सामान्य रेखा अंजीर में दिखाई गई है। 6. समीकरणों का संयुक्त समाधान ब्रैग-वोल्फ कानून की ओर जाता है:

मैं= 2(डी/एनपाप क्यू,

कहां डी- सूचकांकों वाले विमानों के बीच की दूरी एच, कतथा सी(अवधि), एन= 1, 2, ... पूर्णांक (विवर्तन क्रम) हैं, और क्यू- क्रिस्टल के समतल के साथ आपतित बीम (साथ ही विवर्तन एक) द्वारा निर्मित कोण जिसमें विवर्तन होता है।

मोनोक्रोमैटिक एक्स-रे बीम के पथ में स्थित एकल क्रिस्टल के लिए ब्रैग-वोल्फ कानून के समीकरण का विश्लेषण करते हुए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि विवर्तन का निरीक्षण करना आसान नहीं है, क्योंकि परिमाण मैंतथा क्यूस्थिर हैं और पाप क्यू < 1. При таких условиях, чтобы имела место дифракция для рентгеновского излучения с длиной волны मैं, आवर्त के साथ क्रिस्टल का तल डीसही कोण पर घुमाया जाना चाहिए क्यू... इस अप्रत्याशित घटना को साकार करने के लिए, विभिन्न तकनीकों का उपयोग किया जाता है।

प्राथमिक एक्स-रे विकिरण द्वारा निर्धारित किए जाने वाले तत्व के परमाणुओं के प्रत्यक्ष उत्तेजना के अलावा, कई अन्य प्रभाव देखे जा सकते हैं जो तत्व की एकाग्रता पर विशेषता रेखा की तीव्रता की रैखिक निर्भरता का उल्लंघन करते हैं। तीव्रता न केवल नमूने में विश्लेषण किए गए परमाणुओं की सामग्री पर निर्भर करती है, बल्कि इस पदार्थ के अवशोषण और बिखरने की प्रक्रियाओं पर भी निर्भर करती है, जो एक साथ तथाकथित क्षीणन देते हैं।

कमजोर

यदि एक निर्देशित एक्स-रे बीम मोटाई डी और घनत्व सी के साथ पदार्थ की एक परत से गुजरती है, तो इसकी तीव्रता तेजी से घट जाती है:

मैं= I0e-μD

जहां क्षीणन गुणांक है, जो सामग्री का एक पैरामीटर है और एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य पर भी निर्भर करता है। µ गुणांक c के समानुपाती होता है और तत्व क्रम संख्या और एक्स-रे तरंग दैर्ध्य में वृद्धि के साथ तेजी से बढ़ता है। µ/s अनुपात को द्रव्यमान क्षीणन कारक कहा जाता है। अंजीर देखें। 2

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, क्षीणन दो का संयोजन है शारीरिक प्रक्रियाएं- अवशोषण और प्रकीर्णन, अर्थात्। क्षीणन गुणांक है:

जहां f अवशोषण गुणांक है; y प्रकीर्णन गुणांक है।

मुख्य बात यह है कि Z और n बढ़ने के साथ φ का अंश बढ़ता है, और यह घटक एक्स-रे प्रतिदीप्ति विश्लेषण (कार्बन जैसे सबसे हल्के तत्वों के अपवाद के साथ) के लिए विशिष्ट तरंग दैर्ध्य रेंज में y पर हावी होता है। इसलिए, एक्स-रे प्रतिदीप्ति विश्लेषण के अभ्यास में, क्षीणन अवशोषण के समान है।

अवशोषण

अवशोषण तब होता है जब किसी पदार्थ पर बाहरी विकिरण का क्वांटा परमाणु कोश से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालता है।

इस मामले में, विकिरण क्वांटा की ऊर्जा एक ओर, परमाणुओं से इलेक्ट्रॉनों के निष्कर्षण (कार्य कार्य) के लिए और दूसरी ओर, उन्हें गतिज ऊर्जा प्रदान करने के लिए खर्च की जाती है।

पहले पेश किया गया गुणांक विकिरण तरंग दैर्ध्य का एक कार्य है। चित्र 3 दिखाता है, उदाहरण के तौर पर, द्रव्यमान अवशोषण गुणांक की एल पर निर्भरता, या तथाकथित अवशोषण स्पेक्ट्रम।

वक्र चिकना नहीं है। स्पेक्ट्रम में छलांगें होती हैं, जिन्हें अवशोषण किनारे कहा जाता है, जो अवशोषण की क्वांटम प्रकृति के कारण उत्पन्न होती हैं, और अवशोषण स्पेक्ट्रम को रैखिक कहा जाता है।

अवशोषण बढ़त परमाणुओं की एक व्यक्तिगत विशेषता है जो उस ऊर्जा मूल्य से मेल खाती है जिस पर अवशोषण गुणांक में अचानक परिवर्तन होता है। इस अवशोषण सुविधा की एक सरल भौतिक व्याख्या है। K - शेल पर इलेक्ट्रॉनों की बाध्यकारी ऊर्जा से अधिक फोटॉन ऊर्जा पर, L - शेल पर इलेक्ट्रॉनों के लिए अवशोषण क्रॉस सेक्शन K - शेल की तुलना में कम से कम परिमाण का एक क्रम होता है।

जैसे-जैसे एक्स-रे क्वांटा की ऊर्जा कम होती जाती है और के-शेल से इलेक्ट्रॉन टुकड़ी की ऊर्जा के करीब पहुंचती है, सूत्र के अनुसार अवशोषण बढ़ता है, जहां के-शेल के लिए गुणांक सी दिया जाता है।

एफएम = CNZ4ln / ए

जहाँ N अवोगैड्रो की संख्या है, Z अवशोषित तत्व की परमाणु संख्या है, A इसका परमाणु भार है, l तरंग दैर्ध्य है, n एक घातांक है जो 2.5 और 3.0 के बीच मान लेता है, और C एक स्थिरांक है जो अचानक घट जाता है जब अवशोषण किनारे से गुजर रहा है।

K-कोश (~ 20 keV) पर एक इलेक्ट्रॉन की बाध्यकारी ऊर्जा के नीचे एक्स-रे क्वांटा की ऊर्जा में कमी के साथ, अवशोषण में अचानक कमी होती है। चूंकि कम ऊर्जा वाली एक्स-रे केवल एल- और एम-कोश में इलेक्ट्रॉनों के साथ बातचीत कर सकती हैं। ऊर्जा को और कम करने की प्रक्रिया में, सूत्र के अनुसार अवशोषण फिर से बढ़ जाता है, जिसमें गुणांक C पहले से ही L-शेल के लिए निर्धारित होता है। यह वृद्धि एल-कोश पर इलेक्ट्रॉनों की बाध्यकारी ऊर्जा के अनुरूप छलांग तक जारी रहती है। इसके अलावा, यह प्रक्रिया एम-कोश आदि पर इलेक्ट्रॉनों के लिए होती है।

बिखरने

घटना जब एक्स-रे किरण पदार्थ के साथ बातचीत करते समय दिशा बदलती है तो इसे स्कैटरिंग कहा जाता है। यदि प्रकीर्णित विकिरण में प्राथमिक तरंगदैर्घ्य के समान तरंगदैर्घ्य होता है, तो इस प्रक्रिया को लोचदार या रेले प्रकीर्णन कहा जाता है। बाध्य इलेक्ट्रॉनों पर लोचदार प्रकीर्णन होता है, इसका उपयोग एक्स-रे विवर्तन विधियों का उपयोग करके किसी पदार्थ की क्रिस्टल संरचना को स्थापित करने के लिए किया जाता है। यदि प्रकीर्णित विकिरण की तरंगदैर्घ्य प्राथमिक विकिरण की तरंगदैर्घ्य से अधिक है, तो इस प्रक्रिया को बेलोचदार या कॉम्पटन प्रकीर्णन कहते हैं। बेलोचदार प्रकीर्णन एक्स-रे की शिथिल बाध्य बाह्य इलेक्ट्रॉनों के साथ अन्योन्यक्रिया का परिणाम है।

हालांकि अवशोषण की तुलना में प्रकीर्णन छोटा होता है, यह एक्स-रे प्रतिदीप्ति विश्लेषण सहित सभी मामलों में होता है। प्रतिदीप्ति उत्तेजना के दौरान उत्पन्न होने वाले विशिष्ट एक्स-रे विकिरण के साथ, बिखरा हुआ विकिरण द्वितीयक विकिरण का एक क्षेत्र बनाता है, जिसे स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा रिकॉर्ड किया जाता है। हालांकि, एक्स-रे फ्लोरोसेंस विश्लेषण मुख्य रूप से विशेषता फ्लोरोसेंट विकिरण का उपयोग करता है, बिखरा हुआ अक्सर एक हस्तक्षेप होता है जो स्पेक्ट्रम में पृष्ठभूमि, चमक बनाता है। जितना संभव हो उतना कम बिखरा हुआ विकिरण होना वांछनीय है।

लेख की सामग्री

पदार्थ में एक्स-रे विकिरण का अवशोषण।किसी पदार्थ (ठोस, तरल या गैसीय) के साथ एक्स-रे की बातचीत का अध्ययन करते समय, संचरित या विवर्तित विकिरण की तीव्रता दर्ज की जाती है। यह तीव्रता अभिन्न है और विभिन्न अंतःक्रियात्मक प्रक्रियाओं से जुड़ी है। इन प्रक्रियाओं को एक दूसरे से अलग करने के लिए, प्रायोगिक स्थितियों पर उनकी निर्भरता का उपयोग किया जाता है और भौतिक विशेषताएंअध्ययन के तहत वस्तु।

एक्स-रे प्रकीर्णन का प्रभाव इस तथ्य से जुड़ा है कि चर के बल विद्युत चुम्बकीयएक्स-रे बीम द्वारा उत्पन्न, जांच के तहत सामग्री में इलेक्ट्रॉनों को कंपन गति में सेट किया जाता है। दोलन करने वाले इलेक्ट्रॉन प्राथमिक तरंग दैर्ध्य के समान तरंग दैर्ध्य की एक्स-किरणों का उत्सर्जन करते हैं, जबकि 1 ग्राम पदार्थ द्वारा बिखरी हुई किरणों की शक्ति का आपतित विकिरण की तीव्रता से अनुपात लगभग 0.2 है। यह गुणांक लंबी-तरंग दैर्ध्य एक्स-रे (नरम विकिरण) के लिए थोड़ा बढ़ता है और लघु तरंग दैर्ध्य (कठोर विकिरण) के लिए घटता है। इस स्थिति में किरणें आपतित एक्स-रे किरण की दिशा में सर्वाधिक प्रबलता से प्रकीर्णित होती हैं (और in . में) विपरीत दिशा) और सबसे कमजोर (2 बार) प्राथमिक के लंबवत दिशा में।

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव तब होता है जब एक्स-रे विकिरण का अवशोषण इलेक्ट्रॉनों की रिहाई के साथ होता है। आंतरिक इलेक्ट्रॉन की अस्वीकृति के बाद, एक स्थिर अवस्था में वापसी होती है। यह प्रक्रिया या तो विकिरण के बिना एक दूसरे इलेक्ट्रॉन (बरमा प्रभाव) की अस्वीकृति के साथ हो सकती है, या इसके साथ सामग्री के परमाणुओं के एक्स-रे विकिरण की विशेषता हो सकती है ( से। मी... एक्स-रे)। यह घटना प्रकृति में प्रतिदीप्ति के समान है। एक्स-रे फ्लोरेसेंस तभी हो सकता है जब किसी तत्व की विशेषता एक्स-रे विकिरण एक हल्के तत्व (कम परमाणु संख्या के साथ) से बाधा के संपर्क में आती है।

एक्स-रे का कुल अवशोषण एक्स-रे की तीव्रता को कम करने वाले सभी प्रकार के इंटरैक्शन के योग से निर्धारित होता है। पदार्थ से गुजरते समय एक्स-रे विकिरण की तीव्रता के क्षीणन का आकलन करने के लिए, एक रैखिक क्षीणन गुणांक का उपयोग किया जाता है, जो पदार्थ के 1 सेमी से गुजरने पर विकिरण की तीव्रता में कमी की विशेषता है और प्राकृतिक लघुगणक के बराबर है घटना की तीव्रता और संचरित विकिरण का अनुपात। इसके अलावा, अर्ध-अवशोषण परत की मोटाई का उपयोग किसी पदार्थ की घटना विकिरण को अवशोषित करने की क्षमता की विशेषता के रूप में किया जाता है, अर्थात। परत की मोटाई, जिससे गुजरने पर विकिरण की तीव्रता आधी हो जाती है।

एक्स-रे बिखरने के भौतिक तंत्र और माध्यमिक विशेषता विकिरण की उपस्थिति अलग-अलग हैं, लेकिन सभी मामलों में एक्स-रे विकिरण के साथ बातचीत करने वाले पदार्थ के परमाणुओं की संख्या पर निर्भर करते हैं, अर्थात। पदार्थ के घनत्व पर, इसलिए, अवशोषण की सार्वभौमिक विशेषता द्रव्यमान अवशोषण गुणांक है - पदार्थ के घनत्व से संबंधित सही अवशोषण गुणांक।

एक ही पदार्थ में अवशोषण गुणांक घटते एक्स-रे तरंग दैर्ध्य के साथ घटता है, हालांकि, एक निश्चित तरंग दैर्ध्य पर, अवशोषण गुणांक में तेज वृद्धि (कूद) होती है, जिसके बाद यह घटती रहती है (चित्र।) एक छलांग के साथ, अवशोषण गुणांक कई गुना बढ़ जाता है (कभी-कभी परिमाण के क्रम से) और विभिन्न पदार्थों के लिए एक अलग मूल्य से। एक अवशोषण कूद की उपस्थिति इस तथ्य से जुड़ी है कि एक निश्चित तरंग दैर्ध्य पर विकिरणित पदार्थ की विशेषता एक्स-रे विकिरण उत्तेजित होती है, जो विकिरण के पारित होने के दौरान ऊर्जा हानि को तेजी से बढ़ाती है। तरंग दैर्ध्य पर अवशोषण गुणांक की निर्भरता के वक्र के प्रत्येक खंड के भीतर (अवशोषण कूद से पहले और बाद में), द्रव्यमान अवशोषण गुणांक एक्स-रे विकिरण तरंग दैर्ध्य के घन और रासायनिक तत्व की परमाणु संख्या के अनुपात में बदलता है। (बाधा सामग्री)।

जब गैर-मोनोक्रोमैटिक एक्स-रे विकिरण, उदाहरण के लिए, एक निरंतर स्पेक्ट्रम के साथ विकिरण, किसी पदार्थ से होकर गुजरता है, तो अवशोषण गुणांक का एक स्पेक्ट्रम दिखाई देता है, जबकि लघु-तरंग विकिरण लंबी-तरंग विकिरण की तुलना में कमजोर अवशोषित होता है, और इसकी मोटाई के रूप में बाधा बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप अवशोषण गुणांक शॉर्ट-वेव विकिरण के मूल्य विशेषता के करीब पहुंच जाता है। यदि किसी पदार्थ में कई होते हैं रासायनिक तत्व, तो कुल अवशोषण गुणांक प्रत्येक तत्व की परमाणु संख्या और पदार्थ में इस तत्व की मात्रा पर निर्भर करता है।

किसी पदार्थ में एक्स-रे विकिरण के अवशोषण की गणना है बडा महत्वएक्स-रे निरीक्षण के लिए। एक धातु की प्लेट में एक दोष (उदाहरण के लिए, एक छिद्र या एक गुहा) की उपस्थिति में, संचरित विकिरण की तीव्रता बढ़ जाती है, और जब इसे एक भारी तत्व से चालू किया जाता है, तो यह कम हो जाता है। अवशोषण गुणांक के मूल्य को जानने के बाद, आंतरिक दोष के ज्यामितीय आयामों की गणना करना संभव है।

एक्स-रे फिल्टर।

एक्स-रे का उपयोग करके सामग्री की जांच करते समय, परिणामों की व्याख्या कई तरंग दैर्ध्य की उपस्थिति से जटिल होती है। अलग-अलग तरंग दैर्ध्य को अलग करने के लिए, विभिन्न तरंग दैर्ध्य के लिए अलग-अलग अवशोषण गुणांक वाले पदार्थों से बने एक्स-रे फिल्टर का उपयोग किया जाता है, इस तथ्य का लाभ उठाते हुए कि विकिरण तरंग दैर्ध्य में वृद्धि अवशोषण गुणांक में वृद्धि के साथ होती है। उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम के लिए, लोहे के एनोड (एल = 1.932 ए) से के-श्रृंखला एक्स-रे विकिरण का अवशोषण गुणांक मोलिब्डेनम एनोड (एल = 0.708 ए) से के-श्रृंखला विकिरण के लिए और एल्यूमीनियम फिल्टर के साथ अधिक है। 0.1 मिमी की मोटाई, लोहे के एनोड से विकिरण का क्षीणन मोलिब्डेनम के विकिरण की तुलना में 10 गुना अधिक है।

अवशोषण गुणांक बनाम तरंग दैर्ध्य के वक्र पर एक अवशोषण छलांग की उपस्थिति से चुनिंदा अवशोषित फिल्टर प्राप्त करना संभव हो जाता है यदि फ़िल्टर किए गए विकिरण की तरंग दैर्ध्य सीधे अवशोषण छलांग के पीछे होती है। इस प्रभाव का उपयोग K-श्रृंखला के विकिरण के b-घटक को फ़िल्टर करने के लिए किया जाता है, जो कि a-घटक की तुलना में तीव्रता में 5 गुना कमजोर होता है। यदि हम उपयुक्त फिल्टर सामग्री का चयन करते हैं ताकि ए और बी-घटक अवशोषण कूद के विपरीत दिशा में हों, तो बी-घटक की तीव्रता कई गुना कम हो जाती है। एक उदाहरण तांबे के बी-विकिरण को छानने की समस्या है, जिसमें के-श्रृंखला के ए-विकिरण की तरंग दैर्ध्य 1.539 ए है, अर्थात। तांबे के ए और बी विकिरण की तरंग दैर्ध्य के बीच स्थित है, अवशोषण कूद के क्षेत्र में, अवशोषण गुणांक 8 के कारक से बढ़ जाता है, इसलिए बी विकिरण की तीव्रता एक की तीव्रता से दस गुना कम हो जाती है विकिरण।

जब एक्स-रे विकिरण एक ठोस के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो परमाणुओं की गति से जुड़ी संरचना को विकिरण क्षति हो सकती है। रंग केंद्र आयनिक क्रिस्टल में दिखाई देते हैं, इसी तरह की घटनाएं चश्मे में देखी जाती हैं, और पॉलिमर में यांत्रिक गुण बदल जाते हैं। ये प्रभाव क्रिस्टल जाली में परमाणुओं को उनके संतुलन की स्थिति से बाहर खटखटाने से जुड़े हैं। नतीजतन, रिक्तियां बनती हैं - क्रिस्टल जाली और अंतरालीय परमाणुओं में संतुलन की स्थिति में परमाणुओं की अनुपस्थिति जो जाली में संतुलन की स्थिति में होती है। एक्स-रे विकिरण की क्रिया के तहत क्रिस्टल और कांच को रंगने का प्रभाव प्रतिवर्ती होता है और ज्यादातर मामलों में हीटिंग या लंबे समय तक संपर्क में रहने पर गायब हो जाता है। एक्स-रे विकिरण पर पॉलिमर के यांत्रिक गुणों में परिवर्तन अंतर-परमाणु बंधनों के टूटने से जुड़ा है।

एक ठोस के साथ एक्स-रे विकिरण की बातचीत के अध्ययन की मुख्य दिशा एक्स-रे संरचनात्मक विश्लेषण है, जिसकी सहायता से एक ठोस में परमाणुओं की व्यवस्था और बाहरी प्रभावों के तहत इसके परिवर्तनों की जांच की जाती है।

आणविक संरचनाओं का अध्ययन करने की एक विधि, अर्थात्। एक अणु में परमाणुओं की स्थिति और एक्स-रे का उपयोग करके उनकी प्रकृति का निर्धारण, एक्स-रे संरचनात्मक विश्लेषण नाम प्राप्त हुआ। जैविक संरचनाओं के अध्ययन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है विभिन्न घटनाएं पदार्थ के साथ एक्स-रे विकिरण की बातचीत: अवशोषण, प्रकीर्णन और विवर्तन, निष्क्रियता (अणुओं की संरचना और उनके कार्यों में परिवर्तन) घटक भागोंएक्स-रे की कार्रवाई के तहत)। एक्स-रे के प्रकीर्णन और विवर्तन की विधि उनके तरंग गुणों का उपयोग करती है। अणुओं को बनाने वाले परमाणुओं द्वारा बिखरे हुए एक्स-रे हस्तक्षेप करते हैं और एक चित्र देते हैं - एक लाउग्राम, जिसमें मैक्सिमा की स्थिति और तीव्रता अणु में परमाणुओं की स्थिति और पर निर्भर करती है आपसी व्यवस्थाअणु। यदि अणुओं को अराजक रूप से व्यवस्थित किया जाता है, उदाहरण के लिए, समाधान में, तो प्रकीर्णन अणुओं की आंतरिक संरचना पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि मुख्य रूप से उनके आकार और आकार पर निर्भर करता है।

किसी पदार्थ में एक्स-रे विकिरण का अवशोषण फोटोइलेक्ट्रॉनों, ऑगर इलेक्ट्रॉनों के निर्माण और पदार्थ के परमाणुओं द्वारा द्वितीयक फोटॉनों के उत्सर्जन के साथ होता है।

किसी पदार्थ द्वारा एक्स-रे विकिरण का अवशोषण गुणांक उसकी आवृत्ति में वृद्धि के साथ घटता है। 1 सेमी 2 के क्रॉस सेक्शन के साथ एक निर्देशित एक्स-रे बीम, पदार्थ की एक परत से गुजरती है, इसके परमाणुओं के साथ बातचीत के परिणामस्वरूप कमजोर हो जाती है। तत्वों की क्रमिक संख्या 10 - 35 और एक्स-रे 0 1 - 1 0 की लंबाई के साथ, क्षीणन प्रक्रियाओं में प्रमुख भूमिका एक्स-रे के सही अवशोषण द्वारा निभाई जाती है।

एक्स-रे निदान

रेडियोग्राफी का उपयोग करके ऊतकों और अंगों के परिवर्तनों और रोगों की पहचान।

जैविक ऊतकों के साथ एक्स-रे की परस्पर क्रिया।

एक्स-रे थेरेपी एक्स-रे का उपयोग करके विभिन्न बीमारियों के इलाज की एक विधि है। एक्स-रे जनरेटर एक रेडियोधर्मी पदार्थ के साथ एक विशेष एक्स-रे ट्यूब है। ज्यादातर एक्स-रे थेरेपी का इलाज करने के लिए प्रयोग किया जाता है ऑन्कोलॉजिकल रोग... इस तरह का उपचार इस तथ्य पर आधारित है कि आयनकारी विकिरण में कोशिकाओं पर हानिकारक प्रभाव डालने की क्षमता होती है, जिससे विभिन्न उत्परिवर्तन कोशिकाओं की व्यवहार्यता के साथ असंगत होते हैं, और प्रजनन और विकास की प्रक्रिया जितनी अधिक सक्रिय होती है, प्रभाव उतना ही मजबूत और अधिक विनाशकारी होता है। विकिरण।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक्स-रे थेरेपी का उपयोग न केवल ट्यूमर के इलाज के लिए किया जाता है, बल्कि अन्य बीमारियों के इलाज के लिए भी किया जाता है। गैर-नियोप्लास्टिक मूल के विकृति विज्ञान के उपचार की इस पद्धति का उपयोग तब किया जाता है जब अन्य विधियां अप्रभावी होती हैं। अक्सर ऐसे मामलों में लोग मरीज बन जाते हैं। सेवानिवृत्ति की उम्र, जो, विभिन्न चिकित्सीय प्रक्रियाओं के उपयोग के लिए मतभेदों के कारण, एक्स-रे थेरेपी का एक कोर्स निर्धारित किया जाता है। उपचार की इस पद्धति के फायदों में न्यूनतम contraindications, साथ ही विरोधी भड़काऊ, एंटी-एलर्जी और एनाल्जेसिक प्रभाव शामिल हैं। इसके अलावा, गैर-नियोप्लास्टिक रोगों के उपचार के लिए, विकिरण की खुराक काफी कम होती है, इसलिए ऐसे रोगियों में विशेषता "विकिरण" दुष्प्रभाव शायद ही कभी देखे जाते हैं।

रेडियोधर्मिता। रेडियोधर्मी क्षय का मूल नियम। हाफ लाइफ। आइसोटोप, चिकित्सा में उनका अनुप्रयोग।

रेडियोधर्मी क्षय का नियमइस तथ्य की विशेषता है कि एक निश्चित समय के लिए किसी दिए गए आइसोटोप की गतिविधि हमेशा एक ही अंश से घट जाती है, भले ही गतिविधि का परिमाण कुछ भी हो।

चिकित्सा में आइसोटोप का उपयोग

आज, रेडियोन्यूक्लाइड अनुसंधान और उपचार विधियों का व्यापक रूप से वैज्ञानिक और व्यावहारिक चिकित्सा के विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है - ऑन्कोलॉजी, कार्डियोलॉजी, हेपेटोलॉजी, यूरोलॉजी और नेफ्रोलॉजी, पल्मोनोलॉजी, एंडोक्रिनोलॉजी, ट्रॉमेटोलॉजी, न्यूरोलॉजी और न्यूरोसर्जरी, बाल रोग, एलर्जी, हेमटोलॉजी, क्लिनिकल इम्यूनोलॉजी, आदि। .

रेडियोधर्मी पदार्थ की गतिविधि। इकाइयाँ।

किसी पदार्थ की रेडियोधर्मिता का एक माप, प्रति इकाई समय में उसके नाभिक के क्षय की संख्या द्वारा व्यक्त किया जाता है; क्यूरी (Ci) में मापा गया: 1 Ci3 7 - 1010 dec (माइक्रोक्यूरी, माइक्रोक्यूरी); ए. आर. वी ध्यान में रखा जाता है, उदाहरण के लिए, रेडियोधर्मी पदार्थ का चयन करते समय, रेडियोधर्मी पदार्थ के साथ काम करने के खतरे का आकलन करते समय, आदि।