Характеристические Р. с. испускают атомы мишени, у которых при столкновении с заряженной частицей высокой энергии или фотоном первичного рентгеновского излучения с одной из внутренних оболочек (К-, L-, М-... оболочек) вылетает электрон. Состояние атома с вакансией во внутренней оболочке (его начальное состояние) неустойчиво. Электрон одной из внешних оболочек может заполнить эту вакансию, и атом при этом переходит в конечное состояние с меньшей энергией (состояние с вакансией во внешней оболочке). Избыток энергии атом может испустить в виде фотона характеристического излучения. Поскольку энергии E1 начального и E2 конечного состояний атома квантованы, возникает линия Р. с. с частотой n = (E1 — E2)/h. Все возможные излучательные квантовые переходы атома из начального К-состояния образуют наиболее жёсткую (коротковолновую) К-серию. Аналогично образуются L-, М-, N-серии (рис. 2). Положение линий характеристического Р. с. зависит от атомного номера элемента, составляющего мишень (см. Мозли закон).
Каждая серия характеристического Р. с. возбуждается при прохождении бомбардирующими частицами определённой разности потенциалов — потенциала возбуждения Vq (q — индекс возбуждаемой серии). При дальнейшем росте V интенсивность / линий этого спектра растет пропорционально (V — Vq)2 затем рост интенсивности замедляется и при V » 11 Vq начинает падать.
Относительные интенсивности линий одной серии определяются вероятностями квантовых переходов и, следовательно, соответствующими отбора правилами. Кроме наиболее ярких линий дипольного электрического излучения, в характеристические Р. с. могут быть обнаружены линии квадрупольного и октупольного электрических излучений и линии дипольного и квадрупольного магнитных излучений.
Р. с. поглощения получают, пропуская первичное рентгеновское излучение непрерывного спектра через тонкий поглотитель. При этом распределение интенсивности по спектру изменяется — наблюдаются скачки и флуктуации поглощения, которые и представляют собой Р. с. поглощения. Для каждого уровня Р. с. поглощения имеют резкую низкочастотную (длинноволновую) Границу nq (hnq = eVq), при которой наблюдается первый скачок поглощения (рис. 3).
Р. с. нашли применение в рентгеновской спектроскопии, спектральном анализе рентгеновском, рентгеновском структурном анализе.
Лит. см. при ст. Рентгеновские лучи.
М. А. Блохин
Рис. 2. Схема К-, L-, М-уровней атома и основные линии К- и L-cepий.
Рис.1. Распределение интенсивности I тормозного излучения W по длинам волн l при различных напряжениях V на рентгеновской трубке.
Рис. 3. Зависимость интенсивности I тормозного рентгеновского спектра от частоты n вблизи nq: 1 — без поглотителя; 2 — после прохождения поглотителя.
Рентгеновский гониометр
Рентге'новский гонио'метр, прибор, с помощью которого можно одновременно регистрировать направление дифрагированных на исследуемом образце рентгеновских лучей и положение образца в момент возникновения дифракции. Р.г. может быть самостоятельным прибором, регистрирующим на фотоплёнке дифракционную картину; в этом случае он представляет собой рентгеновскую камеру. Р. г. называют также все гониометрические устройства, являющиеся составной частью рентгеновских дифрактометров и служащие для установки образца и детектора в положения, соответствующие условиям возникновения дифракции рентгеновских лучей.
В Р. г. с фоторегистрацией для исследования монокристаллов или текстур щелевым экраном выделяют дифракционный конус, соответствующий исследуемой кристаллографической плоскости. Фотоплёнка и образец движутся синхронно, поэтому одна из координат на плёнке соответствует азимутальному углу дифрагированного луча, вторая — углу поворота образца [так работает Р. г. Вайсенберга (рис. 1), текстурный Р. г. Жданова].
В Р. г. для дифрактометров может быть использована аналогичная схема, однако угол поворота образца и углы поворота и наклона детектора в этом случае отсчитываются непосредственно по лимбам или датчикам, установленным на соответствующих валах. В рентгеновских дифрактометрах для исследования монокристаллов и текстур применяется так называемая экваториальная геометрия: счётчик перемещается только в одной плоскости, а образец нужно поворачивать вокруг трёх взаимно перпендикулярных осей таким образом, чтобы дифрагированный пучок попал в плоскость движения счётчика. Положения образца (углы l, j, w его поворота вокруг осей вращения) и счётчика (угол 2q) в момент дифракции отсчитываются по лимбам (рис. 2).
Для исследования поликристаллических образцов используют слегка расходящийся пучок рентгеновских лучей, который после дифракции на объекте сходится в одну точку. В этом случае применяются схемы съёмки по Брэггу — Брентано, когда плоскость образца делит угол рассеяния пополам (рис. 3), и Зееману — Болину, когда фокус рентгеновской трубки, образец и щель детектора располагаются на одной окружности (рис. 4).
В Р. г. входят также системы, формирующие первичный пучок (коллиматоры, монохроматоры), и системы движения для измерения интегральной интенсивности.
Лит.: Уманский М. М., Аппаратура рентгеноструктурных исследований, М., 1960; Хейкер Д. М., Зевин Л. С., Рентгеновская дифрактометрия, М., 1963; Хейкер Д. М., Рентгеновская дифрактометрия монокристаллов, Л., 1973.
Д. М. Хейкер.
Рис. 1. Схема рентгеновского гониометра типа Вайсенберга.Зубчатые передачи и ходовый винт обеспечивают синхронное движение исследуемого образца (О) и цилиндрической кассеты (К) с рентгеновской плёнкой.
Рис. 3. Схема фокусировки лучей в рентгеновском гониометре по Брэггу — Брентано для исследования поликристаллических образцов; F — фокус рентгеновской трубки; O — плоский образец; D — щель счетчика; C — счетчик; 2q — угол отражения.
Рис. 2. Схема экваториального четырёхкружного гониометра для исследования монокристаллов. Лимб 1 измеряет Ф2 — угол поворота кристалла вокруг оси гониометрической головки; лимб 2 регистрирует c— угол наклона оси Ф; лимб 3 изменяет w — угол вращения кристалла относительно главной оси гониометра; лимб 4 измеряет угол поворота счётчика 2q.
Рис. 4. Схема фокусировки лучей в рентгеновском гониометре по Зееману—Болину; F — фокус рентгеновской трубки; O — изогнутый образец; D — щели счетчиокв; C — счетчики.
Рентгеновский дифрактометр
Рентге'новский дифракто'метр, прибор для измерения интенсивности и направления рентгеновского излучения, дифрагированного на кристаллическом объекте. Р. д. применяется для решения различных задач рентгеновского структурного анализа. Он позволяет измерять интенсивности дифрагированного в заданном направлении излучения с точностью до 10-х долей процента и углы дифракции с точностью до 10-х долей минуты. С помощью Р. д. можно производить фазовый анализ поликристаллических объектов и исследование текстур, ориентировку монокристальных блоков, получать полный набор интенсивностей отражений от монокристалла, исследовать структуру многих веществ при различных внешних условиях и т.д.
Р. д. состоит из источника рентгеновского излучения, рентгеновского гониометра, в который помещают исследуемый образец, детектора излучения и электронного измерительно-регистрирующего устройства. Детектором в Р. д. служит не фотоплёнка, как в рентгеновской камере, а счётчики квантов (сцинтилляционные, пропорциональные, полупроводниковые счётчики или Гейгера — Мюллера счётчики). Дифракционную картину образца в Р. д. получают последовательно: счётчик перемещается в процессе измерения и регистрирует попавшую в него энергию излучения за определённый интервал времени. По сравнению с рентгеновскими камерами Р. д. обладают более высокой точностью, чувствительностью, большей экспрессностью. Процесс получения информации в Р. д. может быть полностью автоматизирован, поскольку в нём отсутствует необходимость проявления фотоплёнки, причём в автоматическом Р. д. прибором управляют ЭВМ, полученные данные поступают на обработку в ЭВМ. Универсальные Р. д. можно использовать для различных рентгеноструктурных исследований, заменяя приставки к гониометрическому устройству. В больших лабораториях применяются специализированные дифрактометры, предназначенные для решения какой-либо одной задачи рентгеноструктурного анализа.
