(D21) Studium rentgenových spekter

Studijní text

Průvodce úlohou

1. S využitím krystalu LiF jako analyzátoru byla provedena měření následujících rentgenových spekter:
   1. Rentgenka s Cu anodou.
      1. I. jemné proměření (s krokem 0,1° a clonou o průměru 2mm) krátkovlnných oblastí spekter brzdného záření při napětích od 9 kV (10 kV) do 33 kV při vhodných podmínkách (emisní proud katody mezi 0,8 a 1 mA, časový interval odpovídající intenzitě měřeného záření) a v takové oblasti Braggova úhlu, aby byla proměřena i charakteristická spektra, případně spektrum druhého řádu;
      2. tvar spektra se Zr absorbérem tloušťky 0,05 mm;
      3. tvar spektra s Ni absorbérem tloušťky 0,01 mm;.
   2. Rentgenka s Fe anodou
      1. charakteristické spektrum rentgenky při napětí 33 kV/0.8 mA, krok 0.1° a clona 2 mm;
      2. tvar spektra se Zr absorbérem;
      3. tvar spektra s Ni absorbérem.
   3. Rentgenka s Mo anodou.
      1. charakteristické spektrum rentgenky při napětí 33 kV/0.8 mA, krok 0.1° a clona 2 mm.
2. Interpretujte naměřené výsledky (pro mezirovinnou vzdálenost krystalu LiF používejte hodnotu d = 201,4 pm):
   1. Krátkovlnná mez brzdného záření
      1. Ze změřených mezních vlnových délek (respektive frekvencí) určete hodnotu Planckovy konstanty a oceňte přesnost měření
      2. Jaký je původ počátečního (pro úhel 2°) poklesu intenzit? Proč jej pozorujeme pouze pro dostatečně vysoká napětí?
   2. Moseleyův zákon
      1. Přesvědčte se, že naměřené úhlové frekvence spektrálních čar K_α a K_β pro různé prvky splňují Moseleyův zákon. Ze směrnice příslušné závislosti určete hodnotu Rydbergovy úhlové frekvence a využitím této hodnoty určete též průměrnou hodnotu stínící konstanty.
      2. Přesvědčte se, že i naměřené polohy absorpčních hran Zr a Ni splňují Moseleyův zákon.
      3. Všimněte si, že absorpční hrana Ni koinciduje se spektrální čarou K_β mědi; této skutečnosti se využívá v rentgenové difraktografii pro monochromatizaci charakteristického spektra mědi. Z provedeného měření určete filtrační efekt niklu pro čáru K_β. Jste schopni odhadnout filtrační efekt niklu pro čáru K_β druhého řádu?
   3. Úhlová disperze
      1. Ze změřených spekter molybdenu určete velikost úhlové disperze pro různé řády difrakce.

Poznámka I: mřížková konstanta LiF je 201.4 pm!!!

Poznámka II:

Střední vlnová délka K_α se používá, není-li dublet rozlišitelný.

Poznámka III: Úhel orientace krystalu LiF přesně neodpovídá zobrazovanému úhlu. Pomocí tabelovaných hodnot charakteristického spektra určete systematickou odchylku a vylučte chybu tím vzniklou.