Röntgen

Röntgen sugárzás keltése: Wilhelm Konrad Rontgen (1845-1923) A röntgensugárzás diszkrét atomi elektronállapotok közötti átmenetekbôl vagy nagy kinetikus energiájú töltött részecskék lefékezése során keletkezik. A kilépô elektromágneses sugaraknak két különbözô komponense van, az ún. karakterisztikus és a fékezési sugárzás. A katód az izzítás mértékétôl, azaz a fűtôáramtól (Ifűtô) függôen folyamatosan elektronokat bocsát ki. (Ez szabja meg az anódáram [Ianód] nagyságát). A katódból kilépô elektronok a katód és az anód (ez utóbbit hagyományosan antikatódnak is hívják) közé kapcsolt nagyfeszültség (Uanód) hatására felgyorsulnak, majd becsapódnak az anódba, amely nagy rendszámú, magas olvadáspontú fém. Ebbôl lép ki a röntgensugárzás, amelynek energiafedezetét az elektronok kinetikus energiája szolgáltatja. A becsapódó elektronok energiájának legnagyobb része azonban (> 99 %) hôvé alakul, ezért szükséges az anód hűtése vákuumcsô, amelynek katódját egy egyszerű fűtôáramkör segítségével izzítjuk

lmin= 𝑘 𝑈 Fékezési vagy folytonos Rtg sugárzás Gyorsító feszültség Elektron töltése Mozgási energia=kisugárzott rtg foton energiája l min= határhullámhossz veszteségmentes energia átalalkulás (nincs hő) Duane–Hunt-törvény lmin= 𝑘 𝑈 𝑃 h a Plank-állandó, c a fénysebesség, e az elektron töltése  ezek egy állandóba összesíthetők (k)

Karakterisztikus röntgensugárzás A karakterisztikus sugárzás az anód anyagára jellemzô („karakterisztikus”) emissziós vonalakból áll, amelyek a fékezési sugárzás folytonos spektrumából nônek ki 1-nagy energiájú e- kilök egy másikat 2-e- hiány 3- betöltése egy felsőbb pályáról, energia különbség Rtg foton formájában távozik az atomi pályák energiái kvantáltakkarakterisztikus

A röntgensugárzás kölcsönhatása az anyaggal Diffrakció tömbfázisra jellemző információ A röntgendiffrakció alapjai: interferencia, rácssíkok és a Bragg-egyenlet röntgensugarak a kristályokon áthaladva diffrakciót szenvednek, mivel a hullámhosszuk összemérhető a rácssíkok közötti távolsággal A diffraktogramokon a röntgensugarak intenzitását ábrázoljuk az ún. 2θ szög függvényében, ahol a θ a kristálysíkok és a beesési sugár által bezárt szög. Scherrer-egyenlet β a mintára meghatározott vonalszélesség, λ a hullámhossz, ’k’ a Scherrer állandó

μ= 1 𝑥 ln ( 𝐽𝑜 𝐽 ) A röntgensugárzás kölcsönhatása az anyaggal Abszorpció μ= 1 𝑥 ln ( 𝐽𝑜 𝐽 ) A kölcsönhatás mechanizmusa lehet: -fotoeffektus -Compton szórás - párképződés

Röntgen fotoeffektus Z- abszorbens rendszáma l-sugárzás hullámhossza C- arányossági eüh

Compton szórás

Párkeltés

Meredekség meghatározása Mérés: A fotoeffektus tömeggyengítési eüh kiszámítása: A Compton szórás tömeggyengítési eüh a különböző abszorbensekre közel azonos az adott hullámhosszon: s = 0.2cm2/g Ábrázolás Meredekség meghatározása