Възможностите за изследване на състава и структурата на сложни вещества от характеристичните рентгенови спектри пряко следват от закона на Моузли, който гласи, че квадратният корен от числените стойности на членовете за линиите на емисионните спектри или за основните ръбът на поглъщане е линейна функция на атомния номер на елемента или заряда на ядрото. Therm е числен параметър, който характеризира честотата на абсорбционните спектри. Линиите на характерния рентгенов спектър не са многобройни. За всеки елемент техният брой е съвсем определен и индивидуален.

Предимството на рентгеноспектърния анализ [метод рентгенова спектрометрияе, че относителният интензитет на повечето спектрални линии е постоянен, а основните параметри на излъчване не зависят от химичния състав на съединенията и смесите, които включват даден елемент. В същото време броят на линиите в спектъра може да зависи от концентрацията на даден елемент: при много ниски концентрации на елемента в спектъра на съединението се появяват само две или три отделни линии. За да се анализират съединенията чрез спектри, е необходимо да се определят дължините на вълните на основните линии (качествен анализ) и техния относителен интензитет (количествен анализ). Дължините на вълните на рентгеновите лъчи са от същия порядък като междуатомните разстояния в кристалните решетки на изследваните вещества. Следователно, чрез записване на спектъра на отразената радиация, може да се получи представа за състава на изследваното съединение.

Известни са разновидности на метода, които използват вторични ефекти, които съпътстват процеса на взаимодействие на рентгеновото лъчение с веществото за биоанализ. Тази група методи включва предимно емисионна рентгенова спектрометрия , при който се записва рентгеновият спектър, възбуден от електрони, и абсорбционна рентгенова спектрометрия , според механизма на взаимодействие на радиацията с материята, подобен на метода на абсорбционната спектрофотометрия.

Чувствителността на методите варира значително (от 10 -4 до 5,10 -10%) в зависимост от добива на характеристично лъчение, линейния контраст, метода на възбуждане, методите за регистриране и разлагане на лъчението в спектър. Количественият анализ на данните може да се извърши с помощта на емисионни спектри (първични и вторични) и спектри на абсорбция. Невъзможността за стриктно отчитане на взаимодействието на радиацията с атомите на материята, както и влиянието на всички условия на измерване, налага да се ограничим до измервания на относителния интензитет на радиацията и да използваме методите на вътрешно или външно стандартен.

При изучаването на структурата и свойствата на молекулите, процесите на асоцииране на молекулите и тяхното взаимодействие в разтвори, той се използва широко рентгенова флуоресцентна спектрометрия , което вече беше споменато по-горе.

Дължините на вълните на рентгеновите лъчи са от същия порядък като междуатомните разстояния в кристалните решетки на изследваните вещества. Следователно, когато рентгеновото лъчение взаимодейства с пробата, възниква характерна дифракционна картина, отразяваща характеристиките на структурата на кристалните решетки или дисперсни системи, т.е. характеризираща състава на изследваното съединение. Изследването на структурата на съединенията и техните отделни компоненти чрез дифракционни модели на рентгеново разсейване върху кристални решетки и нехомогенности на структурите е основата рентгенов дифракционен анализ. Регистрацията на спектъра може да се извърши с помощта на фотографски филм (качествен анализ) или йонизационни, сцинтилационни или полупроводникови детектори. Този метод дава възможност да се определи симетрията на кристалите, размера, формата и видовете елементарни клетки и да се извършват количествени изследвания на хетерогенни разтвори.

РЕНТГЕНОВА СПЕКТРОСКОПИЯ

клон на спектроскопията, който изучава спектрите на излъчване (излъчване) и абсорбция (поглъщане) на рентгенови лъчи, т.е. електромагн. лъчение в диапазона на дължината на вълната 10 -2 -10 2 nm. R. s. използвани за изследване на природата на хим. отношения и количества. анализ in-in (рентгенов спектрален анализ). С помощта на Р. с. възможно е да се изследват всички елементи (започвайки с Li) в съединението, които са във всяко състояние на агрегиране.

Рентгеновите спектри се дължат на електронни преходи вътр. обвивки на атоми. Разграничете спирачната и характеристиката. рентгеново лъчение. Първият възниква по време на забавянето на заредени частици (електрони), бомбардиращи мишена в рентгенови тръби и има непрекъснат спектър. Характеристика радиацията се излъчва от целевите атоми, когато се сблъскат с електрони (първично лъчение) или с рентгенови фотони (вторично или флуоресцентно лъчение). В резултат на тези сблъсъци с един от вътрешните. ( К-, Л-или М-) от обвивките на атома излита електрон и се образува празно място, което се запълва от електрон от друга (вътрешна или външна) обвивка. В този случай атомът излъчва рентгенов квант.

Приет в Р. с. обозначенията на преходите са показани на фиг. 1. Означени са съответно всички енергийни нива с главни квантови числа n= 1, 2, 3, 4... К, Л, М, Н...; на енергийни поднива с едно и също h се присвояват последователно цифрови индекси във възходящ ред на енергията, например. M1, М 2, М 3, М 4, М 5 (фиг. 1). Всички преходи към К-, Л-или M-нива се наричат ​​преходи К-, Л-или М-серия ( К-, Л-или M-преходи) и се обозначават с гръцки букви (a, b, g ...) с цифрови индекси. Обща диета. няма правила за етикетиране на преходите. Наиб. възникват интензивни преходи между нивата, които отговарят на условията: Dl = 1, Dj = 0 или 1 (j = lb 1 / 2), Dn .0. Характеристика рентгеновият спектър има линеен характер; всеки ред съответства на определен преход.

Ориз. 1. Най-важните рентгенови преходи.

Тъй като бомбардирането от електрони причинява разпадането на острова, при анализа и изследването на хим. връзките използват вторично лъчение, като например при рентгеново флуоресцентен анализ (виж по-долу) и в рентгенова електронна спектроскопия.Само при рентгенов микроанализ (вж. Методи с електронна сонда) използват първични рентгенови спектри, тъй като електронният лъч лесно се фокусира.

Схемата на устройството за получаване на рентгенови спектри е показана на фиг. 2. Източникът на първично рентгеново лъчение е рентгенова тръба. Кристал на анализатор или дифракция се използва за разлагане на рентгенови лъчи в спектър по отношение на дължини на вълните. решетка. Полученият рентгенов спектър се записва върху рентгенов филм с помощта на йонизация. камери, спец броячи, полупроводников детектор и др.

Рентгеновите абсорбционни спектри са свързани с прехода на електрон екст. черупки във възбудени черупки (или зони). За да се получат тези спектри, между рентгеновата тръба и кристала на анализатора (фиг. 2) или между кристала на анализатора и записващото устройство се поставя тънък слой абсорбираща материя. Абсорбционният спектър има рязка нискочестотна граница, при която се получава скок на абсорбцията. Нарича се частта от спектъра преди този скок, когато настъпва преход към областта до прага на абсорбция (т.е. към свързани състояния). късообхватна структура на спектъра на поглъщане и има квазилинеен характер с добре дефинирани максимуми и минимуми. Такива спектри съдържат информация за свободните възбудени състояния на химикала. съединения (или проводими ленти в полупроводници).

Ориз. 2. Схема на рентгеновия спектрометър: 1-рентгенова тръба; 1а-източник на електрони (термоемисионен катод); 1 б-цел (анод); 2-изследван в-в; 3 - кристален анализатор; 4-записващо устройство; в.в 1 - първично рентгеново лъчение; в.в 2 - вторични рентгенови лъчи; в.в 3 - регистрирана радиация.

Частта от спектъра отвъд прага на абсорбция, когато преходът настъпва в състояние на непрекъснати енергийни стойности, т.нар. далечна фина структура на абсорбционния спектър (EXAFS-разширена абсорбционна фина структура). В тази област взаимодействието на електрони, отстранени от изследвания атом със съседни атоми, води до малки колебания в коефициента. абсорбция, а в рентгеновия спектър се появяват минимуми и максимуми, разстоянията между които са свързани с геом. структурата на абсорбиращата материя, предимно с междуатомни разстояния. Методът EXAFS се използва широко за изследване на структурата на аморфни тела, където конвенционалната дифракция. методи не са приложими.

Енергийни рентгенови преходи между вътр. електронни нива на атома в Comm. зависят от ефективния заряд q на изследвания атом. Изместване DE на линията на поглъщане на атомите на даден елемент в Comm. в сравнение с линията на поглъщане на тези атоми в свободни. състоянието е свързано със стойността р.Зависимостта като цяло е нелинейна. Въз основа на теоретичните зависимости на DE от q за разл. йони и експерименти. DE стойности в конн. може да се определи р.Стойностите q на един и същи елемент в различен химикал конн. зависят както от степента на окисление на този елемент, така и от природата на съседните атоми. Например, зарядът на S(VI) е + 2,49 във флуоросулфонати, +2,34 в сулфати, +2,11 в сулфонови киселини; за S(IV): 1,9 в сулфити, 1,92 в сулфони; за S(II): от N1 до N0,6 в сулфиди и от N0,03 до O в полисулфиди K 2 S х(x=3-6). Измерване на DE измествания на линията Ka елементи от 3-ти период ви позволява да определите степента на окисление на последния в химикала. Комуникация, а в някои случаи и тяхната координация. номер. Например преходът от октаедър. към тетраедрика. разположение на атомите 0 в Comm. Mg и A1 води до забележимо намаляване на стойността на DE.

За получаване на рентгенови емисионни спектри, облъчени с първични рентгенови кванти в.в 1 за създаване на свободно място на доп. обвивка, това празно място се запълва в резултат на прехвърлянето на електрон от друга вътрешна или външна обвивка, което е придружено от излъчване на вторичен рентгенов квант в.в 2, което се записва след отражение от кристала на анализатора или дифракция. решетки (фиг. 2).

Преходи на електрони от валентните обвивки (или ивици) към ваканцията във вътрешната. черупка отговарят на т.нар. последните линии на емисионния спектър. Тези линии отразяват структурата на валентните обвивки или ленти. Съгласно правилата за подбор, преходът към Ki черупките L 1 възможен от валентни обвивки, при образуването на които участват p-състояния, преходът към обвивки L 2 и L 3 -c на валентни обвивки (или зони), в образуването на които участват с-и d-състояния на изследвания атом. Ето защо Ка-линия от елементи на 2-ри период във връзката. дава представа за разпределението на електроните в 2p орбиталите на изследвания елемент по енергия, Kb 2 е линията на елементите от 3-тия период, върху разпределението на електроните в 3p орбиталите и т.н. Линията Kb 5 в координационните съединения. елементи от 4-ти период носи информация за електронната структура на лигандите, координирани с изследвания атом.

Изследването на преходите декомп. серия във всички атоми, които образуват изследваното съединение., ви позволява да определите подробно структурата на валентните нива (или ленти). Особено ценна информация се получава чрез разглеждане на ъгловата зависимост на интензитета на линията в емисионните спектри на монокристалите, тъй като използването на поляризирано рентгеново лъчение значително опростява интерпретацията на спектрите. Интензитетите на линиите на спектъра на рентгеновото излъчване са пропорционални на популациите на нивата, от които се извършва преходът, и следователно на квадратите на коефициента. линейна комбинация от атомни орбитали (вж молекулярни орбитални методи).На това се основават методите за определяне на тези коефициенти.

Рентгенофлуоресцентният анализ (XRF) се основава на зависимостта на интензитета на линията на рентгеновия спектър от концентрацията на съответния елемент, който се използва широко за количества. анализ разл. материали, особено в черната и цветната металургия, циментовата промишленост и геологията. В този случай се използва вторично лъчение, тъй като първичният метод за възбуждане на спектрите, заедно с разлагането на веществото, води до лоша възпроизводимост на резултатите. XRF се характеризира с бързина и висока степен на автоматизация. Границите на откриване, в зависимост от елемента, състава на матрицата и използвания спектрометър, са в рамките на 10 -3 -10 -1%. Всички елементи могат да бъдат определени, като се започне с Mg в твърда или течна фаза.

Интензитет на флуоресценция азна изследвания елемент i зависи не само от неговата концентрация в пробата, но и върху концентрациите на други елементи , тъй като те допринасят както за абсорбцията, така и за възбуждането на флуоресценцията на елемент i (матричен ефект). Освен това за измерената стойност азрендиране на същества. влиянието на повърхността на пробата, фазовото разпределение, размерите на зърната и т.н. Използват се голям брой методи за отчитане на тези ефекти. Най-важните от тях са емпирични. външни и вътрешни методи. стандарт, използването на фона на разсеяното първично лъчение и метода на разреждане.

В метода вътр. стандартна неизвестна концентрация на елемента C iопределя се чрез сравняване на интензитета азс подобни стойности на I st стандартни проби, за които са известни стойностите на концентрацията на C st на определяния елемент. при което: C i= C st аз/ I ст. Методът позволява да се вземат предвид корекциите, свързани с апарата, но за да се отчете точно влиянието на матрицата, стандартната проба трябва да бъде близка по състав до анализираната.

При метода на вътрешния стандарт, определено количество D се добавя към анализираната проба C iопределен елемент, което води до увеличаване на интензитета D аз. В такъв случай: C i = азд C i/Д аз. Методът е особено ефективен при анализ на материали със сложен състав, но налага специални изисквания към подготовката на проби с добавка.

Използването на разсеяно първично лъчение се основава на факта, че в този случай съотношението на интензитета на флуоресценцията азопределен елемент към фоновия интензитет I f зависи основно. от и малко зависи от концентрацията на други елементи С j .

При метода на разреждане големи количества слаб абсорбент или малки количества силен абсорбент се добавят към тестовата проба. Тези добавки трябва да намалят ефекта на матрицата. Методът на разреждане е ефективен при анализ на водни разтвори и проби със сложен състав, когато методът е инт. стандартът не е приложим.

Има и модели за коригиране на измерената интензивност азвъз основа на интензитетите йили концентрации други елементи. Например стойността са представени във формата:

Стойности а, bи d се намират по метода на най-малките квадрати въз основа на измерените стойности азИ йв няколко стандартни проби с известни концентрации на определяния елемент . Модели от този тип се използват широко в серийни анализи на устройства XPA, оборудвани с компютър.

Лит.:Барински Р. Л., Нефедов В. И., Рентгеново спектрално определяне на заряда на атом в молекули, М., 1966; Немошкаленко В. В., Алешин В. Г., Теоретични основи на рентгеновата емисионна спектроскопия, К., 1979; Рентгенови спектри на молекули, Новосиб., 1977; Рентгенов флуоресцентен анализ, изд. X. Erhardt, прев. от немски., М., 1985; Нефедов В. И., Вовна В. И., Електронна структура на химичните съединения, М., 1987.

В. И. НЕФЕДОВ

Химическа енциклопедия. - М.: Съветска енциклопедия. Изд. И. Л. Кнунянц. 1988 .

• РЕНИЕВИ ОКСИДИ
• РЕНТГЕНОВ СТРУКТУРЕН АНАЛИЗ

Вижте какво е "РЕНТГЕНОВА СПЕКТРОСКОПИЯ" в други речници:

РЕНТГЕНОВА СПЕКТРОСКОПИЯ- Получаване на рентгенови емисионни и абсорбционни спектри и използването им при изследване на електронната енергия. структури на атоми, молекули и ТВ. тел. Към Р. с. включват също рентгенова електронна спектроскопия, изследване на зависимостта ... ... Физическа енциклопедия

РЕНТГЕНОВА СПЕКТРОСКОПИЯ- методи за изследване на структурата на атома чрез рентгенови спектри. За да се получат рентгенови спектри, изследваното вещество се бомбардира с електрони в рентгенова тръба или флуоресценцията на изследваното вещество се възбужда чрез облъчването му ... ... Голям енциклопедичен речник

рентгенова спектроскопия- Терминът рентгенова спектроскопия Терминът на английски X ray spectroscopy Синоними Съкращения Свързани термини Рентгенова фотоелектронна спектроскопия Определение на техника за изследване на състава на вещество чрез абсорбционни (абсорбционни) спектри или ... ... Енциклопедичен речник по нанотехнологии

Рентгенова спектроскопия- получаване на рентгенови спектри (виж рентгенови спектри) на емисия и абсорбция и тяхното приложение за изследване на електронната енергийна структура на атоми, молекули и твърди тела. Към Р. с. включва също и рентгенов електрон ... ... Велика съветска енциклопедия

рентгенова спектроскопия- методи за изследване на структурата на атома чрез рентгенови спектри. За да се получат рентгенови спектри, тестваното вещество се бомбардира с електрони в рентгенова тръба или флуоресценцията на тестваното вещество се възбужда под въздействието на ... ... енциклопедичен речник

рентгенова спектроскопия- rentgeno spektroskopija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Medžiagos elektroninės sandaros tyrimas pagal spinduliavimo, sugerties, fotoelektronų rentgeno spektrus bei pagal rentgeno spektrų intensyvumo priklausomybę nuo… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

рентгенова спектроскопия- rentgeno spektroskopija statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Рентгенова спектроскопия vok. Рентгенспектроскопия, f; Рентгенстрахленспектроскопия, на рус. рентгенова спектроскопия, f pranc. спектроскоп à лъчи X, f; spectroscopie aux rayons… … Fizikos terminų žodynas

РЕНТГЕНОВА СПЕКТРОСКОПИЯ- методи за изследване на структурата на атома чрез рентгенови спектри. За да се получат рентгенови спектри, изследваният обект се бомбардира с електрони в рентгенова тръба или флуоресценцията на изследвания обект се възбужда под действието на рентгенови лъчи ... ... Естествени науки. енциклопедичен речник

Рентгенова спектроскопия (XAS, EXAFS и др.)- СтатииXAFSXANES спектроскопияръбна абсорбцияРентгенова спектроскопиясинхротронно лъчение (

Вътр. обвивки на атоми. Разграничете спирачната и характеристиката. рентгеново лъчение. Първият възниква по време на забавянето на заредени частици (електрони), бомбардиращи мишена в рентгенови тръби и има непрекъснат спектър. Характеристика радиацията се излъчва от целевите атоми, когато се сблъскат с електрони (първично лъчение) или с рентгенови фотони (вторично или флуоресцентно лъчение). В резултат на тези сблъсъци с един от вътрешните. (K-, L- или M-) обвивки на атом, излита електрон и се образува празно място, което се запълва от електрон от друга (вътрешна или външна) обвивка. В този случай атомът излъчва рентгенов квант.

Обозначенията на преходите, приети в рентгеновата спектроскопия, са показани на фиг. 1. Означени са съответно всички енергийни нива с главни квантови числа n = 1, 2, 3, 4... К, Л, М, Н...; на енергийни поднива с едно и също h се присвояват последователно цифрови индекси във възходящ ред на енергията, например. M 1, M 2, M 3, M 4, M 5 (фиг. 1). Всички преходи към K-, L- или M-нива се наричат ​​K-, L- или M-серия преходи (K-, L- или M-преходи) и се означават с гръцки букви (a, b, g ... ) с цифрови индекси. Обща диета. няма правила за етикетиране на преходите. Наиб. възникват интензивни преходи между нивата, които отговарят на условията: D l = 1, D j = 0 или 1 (j = lb 1 / 2), D n . 0. Характеристика рентгеновият спектър има линеен характер; всеки ред съответства на определен преход.

Ориз. 1. Най-важните рентгенови преходи.

Тъй като бомбардирането от електрони причинява разпадането на острова, при анализа и изследването на хим. връзките използват вторично лъчение, като например при рентгенофлуоресцентен анализ (виж по-долу) и при рентгенова електронна спектроскопия. Само при рентгенов микроанализ (вижте Методи с електронна сонда) се използват първични рентгенови спектри, т.к. електронният лъч лесно се фокусира.

Схемата на устройството за получаване на рентгенови спектри е показана на фиг. 2. Източникът на първично рентгеново лъчение е рентгенова тръба. Кристал на анализатор или дифракция се използва за разлагане на рентгенови лъчи в спектър по отношение на дължини на вълните. решетка. Полученият рентгенов спектър се записва върху рентгенов филм с помощта на йонизация. камери, спец броячи, полупроводников детектор и др.

Рентгеновите абсорбционни спектри са свързани с прехода на електрон екст. черупки във възбудени черупки (или зони). За да се получат тези спектри, между рентгеновата тръба и кристала на анализатора (фиг. 2) или между кристала на анализатора и записващото устройство се поставя тънък слой абсорбираща материя. Абсорбционният спектър има рязка нискочестотна граница, при която се получава скок на абсорбцията. Нарича се частта от спектъра преди този скок, когато настъпва преход към областта до прага на абсорбция (т.е. към свързани състояния). късообхватна структура на спектъра на поглъщане и има квазилинеен характер с добре дефинирани максимуми и минимуми. Такива спектри съдържат информация за свободните възбудени състояния на химикала. съединения (или проводими ленти в полупроводници).

Ориз. 2. Схема на рентгеновия спектрометър: 1-рентгенова тръба; 1а-източник на електрони (термоемисионен катод); 1b-мишена (анод); 2-изследван в-в; 3 - кристален анализатор; 4-записващо устройство; hv 1 - първични рентгенови лъчи; hv 2 - вторични рентгенови лъчи; hv 3 - регистрирано лъчение.

Частта от спектъра отвъд прага на абсорбция, когато преходът настъпва в състояние на непрекъснати енергийни стойности, т.нар. далечна фина структура на абсорбционния спектър (EXAFS-разширена абсорбционна фина структура). В тази област взаимодействието на електрони, отстранени от изследвания атом със съседни атоми, води до малки колебания в коефициента. абсорбция, а в рентгеновия спектър се появяват минимуми и максимуми, разстоянията между които са свързани с геом. структурата на абсорбиращата материя, предимно с междуатомни разстояния. Методът EXAFS се използва широко за изследване на структурата на аморфни тела, където конвенционалната дифракция. методи не са приложими.

Енергийни рентгенови преходи между вътр. електронни нива на атома в Comm. зависят от ефективния заряд q на изследвания атом. Изместване D E на линията на поглъщане на атомите на даден елемент в Comm. в сравнение с линията на поглъщане на тези атоми в свободни. състояние е свързано с q. Зависимостта като цяло е нелинейна. Въз основа на теоретичните зависимости D E от q за разлож. йони и експерименти. стойности D E във връзка. q може да се определи. Стойностите q на един и същи елемент в различни хим. конн. зависят както от степента на окисление на този елемент, така и от природата на съседните атоми. Например, зарядът на S(VI) е + 2,49 във флуоросулфонати, +2,34 в сулфати, +2,11 в сулфонови киселини; за S(IV): 1,9 в сулфити, 1,92 в сулфони; за S(II): от -1 до -0,6 в сулфидите и от -0,03 до О в полисулфидите K 2 S x (x = 3-6). Измерването на отместванията D E на линията Ka на елементи от 3-ти период дава възможност да се определи степента на окисление на последния в химикала. Комуникация, а в някои случаи и тяхната координация. номер. Например преходът от октаедър. към тетраедрика. разположение на атомите 0 в Comm. Mg и A1 води до забележимо намаляване на стойността на D E.

За да се получат рентгенови емисионни спектри, in-in се облъчва с първични рентгенови кванти hv 1, за да се създаде празно място от вътрешната страна. черупка, тази работасе запълва в резултат на прехода на електрон от друга вътрешна или външна обвивка, което е придружено от излъчване на вторичен рентгенов квант hv 2, който се записва след отражение от кристал на анализатор или дифракция. решетки (фиг. 2).

Преходи на електрони от валентните обвивки (или ивици) към ваканцията във вътрешната. черупка отговарят на т.нар. последните линии на емисионния спектър. Тези линии отразяват структурата на валентните обвивки или ленти. Съгласно правилата за подбор, преходът към обвивките K и L 1 е възможен от валентните обвивки, в образуването на които участват p-състояния, преходът към обвивките L 2 и L 3 -c валентни обвивки (или зони) , в образуването на които участват s - и d-състояния на изследвания атом. Следователно Ka е линия от елементи на 2-ри период във връзката. дава представа за разпределението на електроните в 2p орбиталите на изследвания елемент по енергия, Kb 2 -линия на елементи от 3-ти период - върху разпределението на електрони в 3p орбитали и др. Линия Kb 5 в координационната връзка. елементи от 4-ти период носи информация за електронната структура на лигандите, координирани с изследвания атом.

Изследването на преходите декомп. серия във всички атоми, които образуват изследваното съединение, ви позволява да определите в детайли структурата на валентните нива (или ленти). Особено ценна информация се получава при разглеждане на ъгловата зависимост на интензитета на линията в емисионните спектри на монокристалите, тъй като използването на поляризирани рентгенови лъчи в този случай значително улеснява интерпретацията на спектрите. Интензитетите на линиите на спектъра на рентгеновото излъчване са пропорционални на популациите на нивата, от които се извършва преходът, и следователно на квадратите на коефициента. линейна комбинация от атомни орбитали (виж методи на молекулярни орбитали). На това се основават методите за определяне на тези коефициенти.

Рентгенофлуоресцентният анализ (XRF) се основава на зависимостта на интензитета на линията на рентгеновия спектър от концентрацията на съответния елемент, който се използва широко за количества. анализ разл. материали, особено в черната и цветната металургия, циментовата промишленост и геологията. В този случай се използва вторично облъчване, т.к. първичният метод за възбуждане на спектрите заедно с разлагането на ин-ва води до лоша възпроизводимост на резултатите. XRF се характеризира с бързина и висока степен на автоматизация. Границите на откриване, в зависимост от елемента, състава на матрицата и използвания спектрометър, са в рамките на 10 -3 -10 -1%. Всички елементи могат да бъдат определени, като се започне с Mg в твърда или течна фаза.

Интензитетът на флуоресценция I i на изследвания елемент i зависи не само от неговата концентрация C i в пробата, но и от концентрациите на други елементи C j , тъй като те допринасят както за абсорбцията, така и за възбуждането на флуоресценцията на елемент i (матричен ефект ). В допълнение, измеримата стойност на I i render същества. влиянието на повърхността на пробата, фазовото разпределение, размерите на зърната и др. За да се отчетат тези ефекти, се използват голям брой техники. Най-важните от тях са емпирични. външни и вътрешни методи. стандарт, използването на фона на разсеяното първично лъчение и метода на разреждане.
D C i на определения елемент, което води до увеличаване на интензитета D I i . В този случай: С i = I i D С i /D I i . Методът е особено ефективен при анализ на материали със сложен състав, но налага специални изисквания към подготовката на проби с добавка на .

Използването на разсеяно първично лъчение се основава на факта, че в този случай съотношението на интензитета на флуоресценцията I i на определяния елемент към интензитета на фона I f зависи главно. от C i и малко зависи от концентрацията на други елементи C j .

При метода на разреждане големи количества слаб абсорбент или малки количества силен абсорбент се добавят към тестовата проба. Тези добавки трябва да намалят ефекта на матрицата. Методът на разреждане е ефективен при анализ на водни разтвори и проби със сложен състав, когато методът е инт. стандартът не е приложим.

Съществуват и модели за коригиране на измерения интензитет I i въз основа на интензитетите I j или концентрациите C j на други елементи. Например стойността на C i се представя като:

Стойностите a, b и d се намират по метода на най-малките квадрати въз основа на измерените стойности на I i и I j в няколко стандартни проби с известни концентрации на определения елемент C i . Модели от този тип се използват широко в серийни анализи на устройства XPA, оборудвани с компютър.

Лит .: Барински Р. Л., Нефедов В. И., Рентгеново спектрално определяне на заряда на атом в молекули, М., 1966; Немошкаленко В. В., Алешин В. Г., Теоретични основи на рентгеновата емисионна спектроскопия, К., 1979; Рентгенови спектри на молекули, Новосиб., 1977; Рентгенов флуоресцентен анализ, изд. X. Erhardt, прев. от немски., М., 1985; Нефедов В. И., Вовна В. И., Електронна структура на химичните съединения, М., 1987.

В. И. НЕФЕДОВ

5 Основни трудности при прилагането на стандартни EXAFS техники към спектри с малък обсег и начини за преодоляването им. μ(k)μ(k) k 1. Проблемът за получаване на факторизираната атомна част μ 0 (k) Ab initio изчисленията, както и анализът на Фурие на XANES спектрите, изискват познаване на μ 0 (k) μ (k) = μ 0 (k) (1)

6 ( (2) Алгоритъм за извличане на факторизираната атомна част Параметрите се определят в процеса на оптимизация, така че да удовлетворят следните отношения: 1) FT [µ експеримент (k)] = FT [µ 0 (k)] в областта на малък Р

7 2. Разширяване на пика на Фурие на атомите от 1-ва координационна сфера За целите на структурния анализ: χ(k) = χ 1 (k) + χ MRO (k) + χ MS (k) (3) атоми на 1-ва координационна сфера на поглъщащия атом; χ MRO (k) е приносът на единичното разсейване от атомите на 2-ра и по-отдалечени сфери (приносът на средния ред или MRO); χ MS (k) е приносът на процесите на многократно разсейване (MS). За анализ на Фурие за малък k-интервал беше установено (Phys.Rev.B, 2002, v.65): 1) MRO-приносът е основният източник на грешки при определянето на R и N - резултатът от разширяването на Фурие връх на 1-ва сфера в F( R); 2) MS-принос - HF трептения, които се появяват при R~5-6 Å във F(R)

8 Твърдение: Влиянието на приноса на MRO и MS върху определените стойности на структурните параметри R и N може да бъде направено незначително, като се избере k min над първите, най-ярки, крайни характеристики на спектъра. Вярно е, че оптимизирането на преобразуването на Фурие F(R) на експерименталния спектър може да бъде успешно извършено на базата на обективна функция, която моделира приноса само на онези атоми, които координират абсорбиращия център. В този случай F(R) на експеримента трябва да се възпроизведе: 1) в широк R-диапазон (до ~ 8-10 Ǻ), или 2) в кратък R-диапазон (3–4 Ǻ), при осигуряване на висока точност на определените структурни параметри за използваните моделни съединения.

10 Моделни съединения Дифракционни данни K-XANES спектри (оптимизирани с фиксиран N) NR, ÅS02S02 Fe(II)-сулфатен разтвор Fe(III)-сулфатен разтвор Na-морденит (Na 8 nH 2 O) Берлинит (AlPO 4) Бета-зеолит (Si 64 O 128) Структурни параметри, получени чрез XAS анализ на Фурие в сравнение с дифракционни данни

11 Експериментални (плътна линия) и теоретични (пунктирана линия) K-абсорбционни спектри на силиций в някои зеолити FEFF8 изчисление FEFF8 изчисление със σ при (k) заменено

12 Техниката за получаване на факторизираната атомна част от напречното сечение на поглъщане на рентгенови лъчи от близката до прага област на експерименталния спектър позволява да се: – намали ефектът от грешките в МТ приближението и нееластични вътрешни загуби на фотойонизация върху изчислен спектър; – да се определят структурните параметри на координационната среда на поглъщащ атом чрез анализ на Фурие на спектри с малък енергиен обхват.

13 Точност на определяне на структурните параметри Стабилността на определените стойности на структурните параметри S 0 2 N, R и σ 2 по отношение на възможните неточности в използваните фиксирани стойности на неструктурни параметри беше проверена чрез промяна на последните във физически приемливи граници за тях, в моделни проби: берлинит (AlPO 4), пирофилит (Al 2 Si 4 O 10 (OH) 2, Na-морденит Na 8 nH 2 O, диопсид (CaMgSi 2 O 6), шпинел ( MgAl 2 O 4), пироп (Mg 3 AlSi 3 O 12), CaTiSiO 5, Na 2 TiSiO5 - кристални, Fe(II)- и Fe(III)-сулфатни разтвори Заключение: при избор на k min над първия, най-ярък, ръбови характеристики, анализът на Фурие на K-XANES спектъра в неподредени и аморфни съединения прави възможно определянето на междуатомните разстояния R за 1-вата сфера с точност от ± 0,01 Ǻ (

14 CN = 4 CN = 6 CN = Ограничен брой параметри за оптимизация. Краткият k-интервал (k) ограничава броя на независимите параметри за оптимизация (4-5 параметъра) според: N idp = 2 *k * R / π + 1 (4) Количествен анализ на сложната координационна среда на атом в едно съединение се извършва с помощта на различни най-вероятни модели на неговата непосредствена среда. Изборът на модел се извършва според стойностите на средноквадратичното несъответствие χ ν 2 и параметъра на Дебай-Уолър σ 2.

15 4. Проблемът за разрешаване на близки междуатомни разстояния с помощта на анализа на Фурие на спектри с ограничена дължина EXAFS: Δk ~ 10 Å -1 δR ~ 0,15 Å XANES: Δk ~ 3 Å -1 δR ~ 0,4 Å Според теорията на сигнала, разстоянията R 1 и R 2 : ΔR = |R 2 – R 1 |

18 Процедурата за оптимизация, използвайки формата на целевата функция, подобна на формата на изследвания сигнал, позволява да се идентифицира моделът на изкривявания на локалната атомна структура, при който радиалното разпределение на координиращите атоми спрямо абсорбиращия център се характеризира с разликата в междуатомните разстояния δR с порядък по-малък, установен от общия критерий за разделителна способност δR = π/( 2Δk), където Δk е обхватът на вълновите числа на експерименталния спектър.

20 Модел R 1, ÅR 2, Å R 3, Å 2, Å Качеството на оптимизация с помощта на модела Структурни параметри на In октаедър от атоми и качеството на оптимизация за As K-XAS спектъра на InAs кристала при 11 GPa, получен на базата на най-вероятните модели на радиалното разпределение на шест In атома

21 В кристал на индиев арсенид под налягане от 11 GPa има изкривяване на локалната атомна структура в решетката тип NaCl, в която As атомът е координиран от шест In атома, радиално разпределени спрямо As според ( 1+4+1) модел с междуатомни разстояния R As-In = 1,55 Å (един атом), R As-In = 1,74 Å (четири атома), R As-In = 2,20 Å (един атом).

22 Основни публикации 1. L.A. Бугаев, Йерун А. ван Боховен, В.В. Храпко, Л.А. Авакян, Й.В. Latokha J. Phys. Chem. Б., 2009, т.113, стр. L.A. Бугаев, Л.А. Авакян, М.С. Махова, Е.В. Дмитриенко, И.Б. Алексеенко Оптика и спектроскопия, 2008, том 105, 6, стр. 962– L.A. Бугаев, Я.А. ван Боховен, А.П. Соколенко, Я.В. Латоха, Л.А. Avakyan J Phys. Chem. B., 2005 v.109, p L.A. Бугаев, А.П. Соколенко, Х.В. Дмитриенко, А.-М. Flank Phys.Rev.B, 2002, v.65, p – 7 5. L.A. Бугаев, д-р. Илдефонсе, А.-М. Фланк, А.П. Соколенко, Х.В. Dmitrienko J.Phys.C., 2000, v.12, p L.A. Бугаев, д-р. Илдефонсе, А.-М. Фланк, А.П. Соколенко, Х.В. Dmitrienko J.Phys.C., 1998, v.10, p

Енергия на k-ръбовете на поглъщане за редица химични елементи

Рентгеново взаимодействие

Взаимодействие на излъчване на ултравиолетови, инфрачервени и видими спектрални диапазони

Взаимодействие на лъчението във видимия спектрален диапазон с веществото

Взаимодействие на инфрачервеното лъчение с материята

Взаимодействие на радиочестотното излъчване

Глава 2

2.1. Физическата същност на метода на масспектроскопията с лазерна йонизация на материята

Масспектрограф с двойно фокусиране и фотометричната крива на тази спектрограма (b) и областта на масовото число

2.2. Принципи на взаимодействие на импулсното лазерно лъчение с целевата материя

2.3. Видове лазери и техните параметри

2.4. Метод на масспектроскопия с лазерна йонизация на веществото

2.5. Масспектрометри - средства за наблюдение на метали, сплави и скрап

2.6. Видове масови анализатори, използвани в масовия спектрометър

2.7. Основи на техниката за идентифициране на елементарния състав на вещество с помощта на лазерен йонизатор и динамичен масов анализатор на времето на полета

2.8. Емисионни спектроскопи за експертен спектрален анализ на черни и цветни метали

2.8.1. Многоканален емисионен спектрометър dsf-71 (ls-1000)

Компонентите на устройството имат следните характеристики:

Спецификации

2.8.2. Многоканален емисионен спектрометър от серия mfs

Спецификации:

Единна система за управление и регистрация:

Въпроси за самопроверка на знанията от 2 глава

Глава 3

3.1. рентгенови лъчи

3.2. Рентгенови спектри

Рентгенова спектроскопия

Рентгеново оборудване. Рентгенова камера и рентгенова тръба

Рентгенов гониометър

3.6. Рентгенов дифрактометър

3.7. Рентгенов флуоресцентен кристален дифракционен сканиращ вакуум "Spectroscan-V"

3.8. Рентгенов флуоресцентен кристално-дифракционен сканиращ преносим спектрометър "Spektroscan"

3.9. Рентгенов флуоресцентен кристално-дифракционен сканиращ преносим спектрометър "Spektroskan-lf"

3.10. Основи на техниката за идентифициране на елементния състав на неизвестно вещество и определяне на концентрацията на съставките с помощта на метода на гама-флуоресцентен анализ

3.11. Метод за нестандартен рентгеноспектрален анализ на стомани

3.11.1. Техника за анализ на въглеродни стомани

3.11.2. Метод за определяне на съдържанието на метали в питейни, природни и отпадъчни води при анализ на сорбционни целулозни филтри

3.11.3. Метод за определяне съдържанието на метали в прахообразни почвени проби

Глава 3 въпроси за самопроверка

Глава 4. Устройства и методи за митнически контрол на състава на метали, сплави, скрап с помощта на методи на вихрови токове

4.1. Основи на теорията на вихровите токове

4. 2. Разпределение на вихровите токове

4.3. Характеристики на материята и полето

4.4. Физически принципи на метода на вихровите токове (W)

4.5. Приложения и класификация на вихровотокови методи

Сензори и характерни физични процеси

4.7. Някои типични дизайни на сензори

Контрол и влияние на примесите върху електропроводимостта на някои метали

Мед (b)

Електропроводимост и температурен коефициент на някои

4.9. Методи и уреди за измерване на електропроводимостта на немагнитни метали

4.10. Общи положения. Процедура за измерване

4.11. Елементи на методиката на изследване и избор на материал за контрол

Глава 4 въпроси за самопроверка

Глава 5

5.1. Класификация на методите за акустичен контрол

5.2. Ултразвуково оборудване

Подготовка за контрола

Контролна процедура

5.3. Ултразвуково оборудване за безразрушителен контрол

5.4. Ултразвукови преобразуватели

5.5. Определяне на вида на метала, сплавта, скрап чрез измерване на скоростта на разпространение на еластични вълни

Глава 5 въпроси за самопроверка

Глава 6. Класификация на радиометричните методи за наблюдение на състава на рудите

6.1. Методи за определяне на елементния състав на минералите чрез спектрометрия на вторичното лъчение

6.2. Методи, основани на взаимодействието на гама или рентгеново лъчение с електронните обвивки на атомите или ядрата на атомите на елементите

6.3. Методи, базирани на спектрометрията на гама-лъчение, произтичащо от различни ядрени реакции на неутрони с материя

Методи за определяне на естествената радиоактивност на скали, съдържащи радиоактивни елементи

6.5. Луминесцентни методи за наблюдение на състава на рудите

6.6. Фотометрични методи за наблюдение на състава на рудите

6.7. Радиовълнови методи за контрол на руда

6.8. Технология за сортиране на руда

Глава 6 Въпроси за самопроверка

Заключение

Библиография:

Предметен индекс

Съдържание

191186, Санкт Петербург, ул. Милионная, 5

1. Рентгенова спектроскопия

Рентгенова спектроскопия, получаване на рентгенови емисионни и абсорбционни спектри и приложението им за изследване на електронната енергийна структура на атоми, молекули и твърди тела. Рентгеновата спектроскопия включва и рентгенова електронна спектроскопия, т.е. спектроскопия на рентгенови фото- и оже-електрони, изследване на зависимостта на интензитета на спирачното лъчение и характеристичните спектри от напрежението на рентгеновата тръба (изохроматен метод), спектроскопия на потенциалите на възбуждане.

Рентгеновите емисионни спектри се получават или чрез бомбардиране на изследваното вещество, което служи като мишена в рентгенова тръба, с ускорени електрони (първични спектри), или чрез облъчване на веществото с първични лъчи (флуоресцентни спектри). Емисионните спектри се записват с рентгенови спектрометри. Те се изследват чрез зависимостта на интензитета на излъчване от енергията на рентгеновия фотон. Формата и позицията на рентгеновите емисионни спектри предоставят информация за енергийното разпределение на плътността на състоянията на валентните електрони, позволяват експериментално разкриване на симетрията на техните вълнови функции и тяхното разпределение между силно свързани локализирани електрони на атом и пътуващи електрони на a твърдо.

Рентгеновите абсорбционни спектри се формират, когато тесен участък от спектъра на спирачното лъчение преминава през тънък слой от изследваното вещество. Чрез изследване на зависимостта на коефициента на поглъщане на рентгеновото лъчение от веществото от енергията на рентгеновите фотони се получава информация за енергийното разпределение на плътността на свободните електронни състояния. Спектралните позиции на границата на абсорбционния спектър и максимумите на неговата фина структура позволяват да се намери множеството йонни заряди в съединенията (в много случаи може да се определи и от изместването на основните линии на емисионния спектър) . Рентгеновата спектроскопия също така позволява да се установи симетрията на най-близката среда на атома, да се изследва природата на химическата връзка. Рентгеновите спектри, произтичащи от бомбардирането на целеви атоми с високоенергийни тежки йони, предоставят информация за разпределението на излъчващите атоми в множеството вътрешни йонизации. Рентгеновата електронна спектроскопия се използва за определяне на енергията на вътрешните нива на атомите, за химичен анализ и определяне на валентните състояния на атомите в химичните съединения.

1. Рентгеново оборудване. Рентгенова камера и рентгенова тръба

Рентгеновата камера е устройство за изследване или контролиране на атомната структура на проба чрез записване върху фотографски филм на образец, който възниква по време на дифракцията на рентгеновите лъчи върху изследваната проба. Рентгенова камера се използва при рентгеноструктурен анализ. Целта на рентгеновата камера е да осигури спазването на условията за рентгенова дифракция и рентгеново изображение.

Източникът на радиация за рентгеновата камера е рентгенова тръба. Рентгеновите камери могат да бъдат структурно различни в зависимост от специализацията на камерата (рентгенова камера за изследване на монокристали, поликристали; рентгенова камера за получаване на рентгенови картини с малък ъгъл, рентгенова камера за рентгенови лъчева топография и др.). Всички видове рентгенови камери съдържат колиматор, монтажен блок за проба, филмова касета, механизъм за движение на пробата (а понякога и касети). Колиматорът формира работния лъч на първичното лъчение и представлява система от прорези (отвори), които заедно с фокуса на рентгеновата тръба определят посоката и дивергенцията на лъча (т.нар. геометрия на метода) . Вместо колиматор, на входа на камерата може да се монтира монохроматорен кристал (плосък или извит). Монохроматорът избира рентгенови лъчи с определени дължини на вълната в първичния лъч; подобен ефект може да се постигне чрез инсталиране на селективни абсорбиращи филтри в камерата.

Блокът за монтаж на примера го закрепва в държача и задава първоначалната му позиция спрямо основната греда. Той също така служи за центриране на пробата (довеждането й до оста на въртене), а в рентгеновата камера за изследване на монокристали - и за накланяне на пробата върху гониометричната глава (фиг. 3.4.1). Ако образецът е под формата на плоча, тогава той се фиксира върху подравнени водачи. Това елиминира необходимостта от допълнително центриране на пробата. При рентгенова топография на големи монокристални пластини, държачът на пробата може да транслира (сканира) в синхрон с изместването на филма, като същевременно поддържа ъгловото положение на пробата.

Фиг.3.4.1. Гониометрична глава: O - проба, D - дъгови водачи за накланяне на пробата в две взаимно перпендикулярни посоки; МЦ е механизъм за центриране на пробата, който служи за привеждане на центъра на дъгите, в които се намира пробата, към оста на въртене на камерата

Касетата на рентгеновата камера служи за придаване на необходимата форма на филма и за защита от светлина. Най-често срещаните касети са плоски и цилиндрични (обикновено коаксиални с оста на въртене на пробата; за методите на фокусиране пробата се поставя върху повърхността на цилиндъра). При други рентгенови камери (например рентгенови гониометри, рентгенова камера за рентгенова топография) касетата се движи или върти синхронно с движението на пробата. В някои рентгенови (интегриращи) камери касетата също се премества с малко количество с всеки цикъл на експозиция. Това води до размазване на дифракционния максимум върху фотолентата, осредняване на регистрирания интензитет на излъчване и повишаване на точността на измерването му.

Движението на пробата и касетата се използва за различни цели. Когато поликристалите се въртят, броят на кристалитите, които попадат в отразяващата позиция, се увеличава - дифракционната линия на рентгеновата снимка се оказва равномерно почерняла. Движението на единичен кристал прави възможно поставянето на различни кристалографски равнини в отразяваща позиция. При топографските методи движението на пробата ви позволява да разширите областта на нейното изследване. В рентгеновата камера, където касетата се движи синхронно с пробата, нейният механизъм за движение е свързан с механизма за движение на пробата.

Рентгеновата камера позволява да се получи структурата на веществото както при нормални условия, така и при високи и ниски температури, в дълбок вакуум, в атмосфера със специален състав, при механични деформации и напрежения и др. Прободържателят може да има устройства за създаване на необходимите температури, вакуум, налягане, измервателни уреди и защита на компонентите на камерата от нежелани въздействия.

Рентгеновите камери за изследване на поликристали и монокристали са значително различни. За да изучавате поликристали, можете да използвате паралелен първичен лъч (рентгенови камери Debye: Фиг. 3.4.2, a) и дивергент (фокусиращи рентгенови камери: Фиг. 3.4.2, b и c). Фокусиращите рентгенови камери имат висока скорост на измерване, но получените с тях рентгенови лъчи регистрират само ограничен диапазон от ъгли на дифракция. В тези рентгенови камери източникът на радиоактивен изотоп може да служи като източник на първично лъчение.

Фиг.3.4.2. Основните схеми на рентгенови камери за изследване на поликристали: а – камера на Дебай; б – фокусираща камера с извит кристал-монохроматор за изследване на проби „в пропускане” (област на малки ъгли на дифракция); в – фокусираща камера за реверсивно снимане (големи ъгли на дифракция) върху плоска касета. Стрелките показват посоките на директния и дифракционния лъч. O - проба; F е фокусът на рентгеновата тръба; M - кристал-монохроматор; K - касета с филм F; L е капан, който прихваща неизползван рентгенов лъч; FD е фокусиращият кръг (окръжността, по която са разположени дифракционните максимуми); KL - колиматор; MC - механизъм за центриране на проби

Рентгеновата камера за изследване на микрокристали е структурно различна в зависимост от предназначението им. Има камери за ориентиране на кристал, т.е. определяне на посоката на неговите кристалографски оси (фиг. 3.4.3, а). Рентгенова ротационно-осцилационна камера за измерване на параметрите на кристалната решетка (чрез измерване на ъгъла на дифракция на отделни отражения или положението на основните линии) и за определяне на вида на елементарната клетка (фиг. 3.4.3, b).

Фиг.3.4.3. Основните схеми на рентгенови камери за изследване на монокристали:а - камера за изследване на неподвижни монокристали по метода на Laue; б – ротационна камера.

Фотографският филм показва дифракционни максимуми, разположени по наслоени линии; когато въртенето се замени с трептене на пробата, броят на отраженията върху наслоените линии е ограничен от интервала на трептения. Въртенето на образеца се извършва с помощта на зъбни колела 1 и 2, неговите трептения - през калоида 3 и лоста 4; в – Рентгенова камера за определяне размера и формата на елементарната клетка. О – образец, ГГ – гониометрична глава, γ – ореол и ос на въртене на гониометричната глава; GL - колиматор; K - касета с филм F; EC - касета за заснемане на епиграми (обратно снимане); MD е механизмът на въртене или вибрация на пробата; φ – ореол и ос на трептене на пробата; δ – дъга водач на наклони на оста на гониометричната глава

Рентгенова камера за отделна регистрация на дифракционни максимуми (размахване на наслоени линии) се нарича рентгенови гониометри с фоторегистрация; топографска рентгенова камера за изследване на смущенията на кристалната решетка в почти идеални кристали. Рентгеновите камери за монокристали често са оборудвани с отразяваща гониометърна система за измерване и настройка на фасетирани кристали.

За изследване на аморфни и стъклени тела, както и на разтвори, се използват рентгенови камери, които регистрират разсейване при малки ъгли на дифракция (от порядъка на няколко дъгови секунди) в близост до първичния лъч; Колиматорите на такива камери трябва да гарантират, че първичният лъч не се разминава, така че да е възможно да се изолира радиацията, разпръсната от обекта, който се изследва под малки ъгли. За да направите това, се използват конвергенция на лъча, разширени идеални кристалографски равнини, създава се вакуум и т.н. Рентгеновите камери за изследване на обекти с микронни размери се използват с рентгенови тръби с остър фокус; в този случай разстоянието образец-филм може да бъде значително намалено (микрокамери).

Рентгеновата камера често е кръстена на автора на рентгеновия метод, използван в това устройство.

Рентгенова тръба, електровакуумно устройство, което служи като източник на рентгенови лъчи. Такова излъчване възниква, когато електроните, излъчени от катода, се забавят и ударят анода (антикатода); в този случай енергията на електроните, ускорени от силно електрическо поле в пространството между анода и катода, частично се преобразува в енергията на рентгеновото лъчение. Излъчването на рентгеновата тръба е суперпозиция на рентгеновото спирачно лъчение върху характеристичното излъчване на анодния материал. Рентгеновите тръби се различават: според метода на получаване на електронен поток - с термоелектронен (нагрят) катод, полево-емисионен (заострен) катод, бомбардиран с положителни йони катод и с радиоактивен (β) електронен източник; според начина на евакуация - херметизирани, сгъваеми, според времето на облъчване - с непрекъснато действие, импулсни; според вида на анодното охлаждане - с водно, маслено, въздушно, радиационно охлаждане; според големината на фокуса (площта на излъчване на анода) - макрофокус, остър фокус; според формата - пръстеновидни, кръгли, щриховати; според метода на фокусиране на електрони върху анода - с електростатично, магнитно, електромагнитно фокусиране.

Рентгеновата тръба се използва в рентгеноструктурен анализ, спектрален анализ, рентгенова спектроскопия, рентгенова диагностика, рентгенова терапия, рентгенова микроскопия и микрорадиография.

Запечатаните рентгенови тръби с термоелектронен катод, анод с водно охлаждане и система за електростатично фокусиране на електрони са най-широко използвани във всички области (фиг. 3.4.4).

Термоелектронният катод на рентгенова тръба е спирална или права нишка от волфрамова жица, нагрята от електрически ток. Работната част на анода - метална огледална повърхност - е разположена перпендикулярно или под някакъв ъгъл спрямо потока на електроните. За получаване на непрекъснат спектър на рентгеново лъчение с високи енергии и интензитет се използват аноди от Au, W; в структурния анализ се използват рентгенови тръби с аноди от Ti, Cr, Fe, Co, Cu, Mo, Ag. Основните характеристики на рентгеновата тръба са максимално допустимото ускоряващо напрежение (1-500 kV), електронен ток (0,01 mA - 1 A), специфична мощност, разсейвана от анода (10 - 104 W \ mm 2) обща консумация на енергия (0,002 W - 60 kW).

Фиг.3.4.4. Схема на рентгенова тръба за структурен анализ: 1 - метално анодно стъкло (обикновено заземено); 2 – берилиеви прозорци за рентгенов изход; 3 – термоелектронен катод; 4 - стъклена колба, изолираща анодната част на тръбата от катода; 5 - катодни клеми, към които се прилага нагряващото напрежение, както и високо (спрямо анода) напрежение; 6 – електростатична система за фокусиране на електрони; 7 – вход (антикатод); 8 - разклонителни тръби за вход и изход на течаща вода, охлаждаща входящото стъкло