Praktikum z atom. a jad. f.
úloha A21

Studium rentgenových spekter

Studijní text (v PDF)

Pracovní úkol:

  1. S využitím krystalu LiF jako analyzátoru proveďte měření následujících rentgenových spekter:
    1. Rentgenka s Cu anodou.
      • proměřte krátkovlnné oblasti spekter brzdného záření při napětích 15 kV/1 mA, 25 kV/0,8 mA, 30 kV/0,8 mA, 33 kV/0,8 mA. K měření používejte tyto parametry: clonu o průměru 1 mm, interval Braggova úhlu pro 15 kV v rozmezí (10° – 15°) s krokem 0.2° a dobou expozice 8 s a pro ostatní napětí interval Braggova úhlu (3° – 10°) s krokem 0.2° a dobou expozice 5 s;
      • proměřte charakteristická spektra rentgenky při napětích 15 kV a 33 kV. K měření používejte tyto parametry: clonu o průměru 1 mm, interval Braggova úhlu (15° – 30°), krok 0.1° a dobu expozice 2 s;
      • proměřte tvar spektra s Zr absorbérem. K měření používejte tyto parametry: clonu s Zr absorbérem tloušťky 0.05 mm, interval Braggova úhlu (3° – 30°), krok 0.1° a dobu expozice 2 s;
      • proměřte tvar spektra s Ni absorbérem. K měření používejte tyto parametry: clonu s Ni absorbérem tloušťky 0.01 mm, interval Braggova úhlu (3° – 30°), krok 0.1° a dobu expozice 2 s.
    2. Rentgenka s Fe anodou
      • proměřte charakteristické spektrum rentgenky při napětí 33 kV/0.8 mA. K měření používejte tyto parametry: clonu o průměru 1 mm, interval Braggova úhlu (3° – 30°), krok 0.1° a dobu expozice 2 s;
      • proměřte tvar spektra s Zr absorbérem. K měření používejte tyto parametry: clonu s Zr absorbérem tloušťky 0.05 mm, interval Braggova úhlu (3° – 30°), krok 0.1° a dobu expozice 3 s.
    3. Rentgenka s Mo anodou.
      • proměřte charakteristické spektrum rentgenky při napětí 33 kV/0.8 mA. K měření používejte tyto parametry: clonu o průměru 1  mm, interval Braggova úhlu (3° – 35°), krok 0.1° a dobu expozice 3 s.
    4. Rentgenka s Cu anodou:
      • proměřte charakteristické spektrum rentgenky při napětí 33 kV/0.8 mA v intervalu Braggova úhlu (42° – 51°). K měření používejte tyto parametry: clonu o průměru 1 mm, krok 0.1° a dobou expozice 2 s.

  2. Interpretujte naměřené výsledky (pro mezirovinnou vzdálenost krystalu LiF používejte hodnotu d = 201,4 pm):
    1. Krátkovlnná mez brzdného záření
      • Ze změřených mezních vlnových délek (respektive frekvencí) určete hodnotu Planckovy konstanty a oceňte přesnost měření
    2. Moseleyův zákon
      • Přesvědčte se, že naměřené úhlové frekvence spektrálních čar KαKβ 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.
      • Přesvědčte se, že i naměřené polohy absorpčních hran Zr a Ni splňují Moseleyův zákon.
      • Všimněte si, že absorpční hrana Ni koinciduje se spektrální čarou Kβ mědi; této skutečnosti se využívá v rentgenové difraktografii pro monochromatizaci charakteristického spektra mědi. Z provedeného měření určete filtrační efekt niklu pro čáru Kβ.
    3. Úhlová disperze
      • Ze změřených spekter molybdenu určete velikost úhlové disperze pro různé řády difrakce.

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

Poznámka II:
Složky charakteristického záření (v 10-10 m)
anoda Kα1 Kα2 Kα Kβ
Cu 1,54050 1,54434 1,5418 1,39217
Co 1,78889 1,792801 1,79019 1,620703
Mo 0,70261 0,71354 0,706253 0,632253

Střední vlnová délka Kα 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.

Poznámka IV: Program MEASURE je k dispozici v počítačové laboratoři Karlov.
Chyba   Zpět   Literatura
Vojtěch Hanzal
 0   0   0   7   9   7   1 
Tomáš Drbohlav, 24. 9. 2008