ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
РАБОТА 1: «Измерение толщины пленок и покрытий методом
рентгеновской абсорбционной и эмиссионной спектроскопии»
+
Основы рентгеновской абсорбциометрии
Если облучать исследуемый образец пучком рентгеновских лучей , то при
их распространении в веществе в направлении оси z рентгеновское излучение
будет ослабляться вследствие поглощения, в соответствии с законом Бугера:
d
0z
eII
µ
−
=, (1)
где I
z
– интенсивность излучения, прошедшего через слой вещества толщиной
d , I
0
– интенсивность излучения, падающего на образец, µ - линейный
коэффициент поглощения. Однако в рентгеновской спектроскопии чаще
пользуются массовым коэффициентом поглощения, µ
m
= µ/ρ, где ρ - плотность
вещества, а µ
m
представляет собой поглощение излучения сечением 1 см
2
,
веществом массой 1 г. Тогда формулу (1) можно переписать в виде:
d
0m
m
eII
ρµ −
= , (1′)
Вообще говоря, массовый коэффициент поглощения складывается из двух
слагаемых, представляющих собой истинное поглощение τ, и рассеяние σ, то
есть µ
m
= τ
m
+ σ
m
, причем в области достаточно жесткого излучения,
используемого в рентгеноспектральном флуоресцентном анализе , обычно σ <<
τ. Здесь τ
m
– истинный коэффициент поглощения, а σ – коэффициент
рассеяния. Из формулы (1’) следует, что массовый коэффициент ослабления
излучения µ
m
измеряется в см
2
/г.
Коэффициент истинного поглощения быстро возрастает с увеличением
длины волны и атомного номера поглотителя. Поэтому в области малых длин
волн основную роль играет рассеяние рентгеновских лучей , а в области
относительно больших длин волн (более 1 Å ) поглощение превосходит
рассеяние на 2 – 4 порядка по величине .
Атомный массовый коэффициент поглощения можно рассматривать как
сумму парциальных коэффициентов истинного поглощения τ
mq
для отдельных
q-х уровней атома, а именно [1]:
∑
=
q
qma
τ
τ
, (2)
3
Р АБ О Т А 1: «И зм ерениетолщ ины пленок и покрытий м етодом
рентг енов с кой абс орбционной и эм ис с ионной с пектрос копии»
+
О с нов ы рентг енов с кой абс орбциом етрии
Е с ли облуч ат ь ис с ледуем ы й образец п уч к ом рентгеновс к их луч ей , то п ри
их рас п рос транении в вещ ес т ве в нап равлении ос и z рентгеновс к ое излуч ение
будет ос лаблят ьс я вс ледс т вие п оглощ ения, в с оот ветс т вии с зак оном Б угера:
I z = I0 e − µ d , (1)
где Iz – инт енс ивнос т ь излуч ения, п рошедшего ч ерезс лой вещ ес т ва т олщ иной
d, I0 – интенс ивнос т ь излуч ения, п адаю щ его на образец, µ - линей ны й
к оэ ффициент п оглощ ения. Однак о в рент геновс к ой с п ек трос к оп ии ч ащ е
п ользую тс я м ас с овы м к оэ ффициент ом п оглощ ения, µm = µ/ρ, где ρ - п лотнос т ь
вещ ес т ва, а µm п редс т авляет с обой п оглощ ение излуч ения с еч ением 1 с м 2,
вещ ес т вом м ас с ой 1 г. Т огда форм улу (1) м ожноп ереп ис ат ь в виде:
I m = I 0 e− µ m ρ d , (1′)
Вообщ е говоря, м ас с овы й к оэ ффициент п оглощ ения с к лады ваетс я издвух
с лагаем ы х , п редс тавляю щ их с обой ис т инное п оглощ ение τ, и рас с еяние σ, т о
ес т ь µm = τm + σm, п рич ем в облас ти дос тат оч но жес тк ого излуч ения,
ис п ользуем ого в рент генос п ек т ральном флуорес цент ном анализе, обы ч но σ <<
τ. Здес ь τm – ис т инны й к оэ ффициент п оглощ ения, а σ – к оэ ффициент
рас с еяния. И з форм улы (1’) с ледует , ч то м ас с овы й к оэ ффициент ос лабления
излуч ения µm изм еряетс я в с м 2/г.
Коэ ффициент ис т инного п оглощ ения бы с т ро возрас тает с увелич ением
длины волны и ат ом ного ном ера п оглот ителя. Поэ т ом у в облас ти м алы х длин
волн ос новную роль играет рас с еяние рент геновс к их луч ей , а в облас т и
относ ит ельно больших длин волн (более 1 Å ) п оглощ ение п ревос х одит
рас с еяние на 2 – 4 п орядк а п овелич ине.
А том ны й м ас с овы й к оэ ффициент п оглощ ения м ожно рас с м ат риват ь к ак
с ум м у п арциальны х к оэ ффициент ов ис т инного п оглощ ения τmq для от дельны х
q-х уровней ат ом а, а им енно[1]:
τ a = ∑ τ qm , (2)
q
