Вивчення рентгенівського спектрiв випромінювання. Закон Мозлі

Л а б о р а т о р н а    р о б о т а    3

ВИВЧЕННЯ РЕНТГЕНІВСЬКИХ СПЕКТРІВ ВИПРОМІНЮВАННЯ;

ЗАКОН МОЗЛІ

Порядок виконання

1. У данній роботі потрібно визначаю порядкові номери або ж заряди ядер [pic 1] низки металів, з яких були виготовлені аноди рентгенівських трубок за виміряними довжинами хвиль перших ліній [pic 2]серій ([pic 3]ліній) рентгенівського випромінювання цих елементів.

Для експериментального визначення довжин хвиль перших ліній [pic 4]серій ([pic 5]ліній) цих елементів при роботі у лабораторії здійснюю такі вимірювання і розрахунки.[pic 6][pic 7]

Рис. 1

Рис. 2

1. Отримую у інженера практикуму набір рентгенограм (рис. 1) що були зняті у ренгенівській камері Дебая-Шерера (рис. 2) за методом асиметричної зйомки. Він складається із еталонної рентгенограми №1 від зразка, виготовленого із полікристалічного заліза, що була знята при відомій довжині хвилі [pic 8] та із рентгенограм №2, №3 та №4, знятих від того ж самого зразка, що були одержані у характеристичному рентгенівському випромінюванні кількох інших (невідомих) елементів.

2. Отримані рентгенограми розшифровую подібно до того, як це було описано у лабораторній роботі № 1. Для цього:

Пронумерую рентгенограму №1, яка була знята при опроміненні полікристалічного зразка з кубічною гранецентрованою ґраткою, виготовленого із заліза зі сталою (періодом) кристалічної ґратки [pic 9] = 2,8664 ангстрем (Å) монохроматичними ренгенівським випромінюваням, одержаним з використанням рентгенівської трубки, характеристичне ренгенівське випромінювання якої має довжину хвилі ⎣[pic 10] = 1,54 Å (1,54×10-10 м). Лінії рентгенограми нумерую у порядку зростання кутів ⎝ − від малих кутів до великих. У випадку асиметричної зйомки нумерацію веду по середній частині рентгенограми від вихідного отвору до вхідного. Щоб визначити, де у рентгенограми вхідний, а де вихідний отвір, досліджую її за такими ознаками:[pic 11]

1. фон (загальне почорніння плівки) послаблюється по мірі наближення до вихідного отвору;
2. лінії рентгенограми ширші біля вхідного отвору;
3. тінь від первинного пучка знаходиться біля вихідного отвору.

[pic 12]

Вихід      Рис. 3

      Після нумерації ліній, схема проведення якої представлена на рис. 3, здійснюю вимірювання віддалі li на рентгенограмі за допомогою масштабної лінійки, причому цю віддаль вимірюю між серединами ліній (бо лінії мають певну ширину) з точністю, що складає 0,1 ⎟ 0,2 мм, строго по середині ліній. За виміряними [pic 13] визначаю значення кута ⎝івим за формулою (1).

[pic 14]                        (1)

Оскільки 3600/2€ = 57,30, то віддаль li/2, виміряна на рентгенограмі в міліметрах, зразу дає нам кут ⎝ в градусах.

Умови дифракції рентгенівських променів у кристалі можна записати також і у вигляді рівняння Вульфа-Бреггів:

2dhklsin⎝ = n⎣[pic 15],                         (2)

де ⎝ − кут ковзання, під яким рентгенівські промені з довжиною хвилі ⎣[pic 16] падають на атомну площину, 2dhklsin⎝ − різниця ходу променів, розсіяних атомами першої і другої площини з міжплощинною відстанню dhkl, n − 1, 2, 3 і т.д. − так званий порядок відбиття.

Для гранецентрованої кубічної ґратки ряд індексів Міллера площин (hkl), які відповідають пронумерованим за вказаною вище методикою лініям на рентгенограмі, тобто послідовним інтерференційним максимумам, мають такий вигляд: (111); (200); (220); (311); (222); (400).