2. Diszkrét röntgenszínkép: karakterisztikus vonalak
Az antikatódból kilépő röntgensugárzás spektrumában a gyorsítófeszültségtől függően az antikatód anyagára jellemző hullámhosszaknál néhány extra karakterisztikus vonal is ráülhet a fékezési alapspektrumra (4.2b ábra). Ezt a diszkrét vonalas „színképet” karakterisztikus röntgenspektrumnak hívjuk. Ellentétben a látható fény tartományába eső színképekkel, amivel a következő paragrafusban foglalkozunk, a karakterisztikus röntgenspektrum csak kevés vonalból áll, amelyek sorozatokba csoportosíthatók. Az egyes sorozatokat, a növekvő hullámhossz irányában K, L, M, N, … betűkkel jelöljük. Egy sorozaton belül pedig az egyes vonalakat, a csökkenő hullámhossz irányában, görög indexekkel különböztetjük meg (Ka, Kb …). Minden sorozatnak a rövidhullámú oldalon van egy ún. éle (él), ahová a sorozat tagjai konvergálnak. Ahhoz, hogy egy sorozat megjelenjen a röntgenspektrumban, az szükséges, hogy az Ugy gyorsítófeszültség egy küszöbértéknél nagyobb legyen, nevezetesen eUgy > hfél ≡ h·c/él teljesüljön. Hangsúlyozzuk, hogy ennél kisebb gyorsítófeszültségnél a sorozat egyetlen tagja sem látszik, ennél nagyobb gyorsítófeszültségnél viszont a sorozat minden tagja megjelenik a spektrumban. Más szóval, a sorozat nagyobb hullámhosszúságú tagjai is csak akkor figyelhetők meg, ha a „fékezési alapvonal” rövidhullámú határhullámhossza az adott sorozatra jellemző rövidhullámú él alá esik. Hiába esik például a határ a 4.2b ábrán látható Kg és Ka vonalak közé, a K-sorozat egyetlen tagja, így Ka sem jelenik meg!
Megjegyzendő, hogy a karakterisztikus röntgenvonalak frekvenciája (hullámhossza) „ujjlenyomatszerűen” jellemző az egyes atomokra és alig függ az atom kémiai környezetétől, attól hogy milyen kémiai kötésben vesz részt. Éppen ezért kiválóan alkalmas az adott minta atomi összetételének meghatározására. Ez a roncsolásmentes analitikai módszer az RFA (röntgen fluoreszcencia analízis, angol elnevezésének kezdőbetűivel XRF = X-ray fluorescence analysis), amelynek során a mintát röntgen- vagy gammasugárzással gerjesztik és vizsgálják a minta által kibocsátott, a gerjesztő frekvenciánál kisebb frekvenciájú (ún. fluoreszcens) sugárzás spektrumát.
A diszkrét, karakterisztikus vonalaknak a röntgenspektrumban való megjelenése – kombinálva a fotonképpel – az atomi energiaszintek kvantáltságával értelmezhető. Ennek kifejtése a következő paragrafusban történik, miután ismertetjük ugyanezt a jelenséget a látható, illetve ultraibolya tartományban, amit történetileg korábban fedeztek fel.
|
