Praktikum z atom. a jad. f. |
úloha A21 |
Studium rentgenových spekter
Studijní text (v PDF)
Pracovní úkol:
- S využitím krystalu LiF jako analyzátoru proveďte měření následujících rentgenových spekter:
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Interpretujte naměřené výsledky (pro mezirovinnou vzdálenost krystalu LiF používejte
hodnotu d = 201,4 pm):
- Krátkovlnná mez brzdného záření
- Ze změřených mezních vlnových délek (respektive frekvencí) určete hodnotu Planckovy
konstanty a oceňte přesnost měření
- Moseleyův zákon
- Přesvědčte se, že naměřené úhlové frekvence spektrálních čar Kα
a Kβ 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.
- 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.