> Техника, страница 77 > Рентгеновы лучи
Рентгеновы лучи
Рентгеновы лучи, электромагнитные колебания (открытые в 1895 г. В. К. Рентгеном и названные им Х-л у ч а м и), отличающиеся от видимого света значительно более ко роткою длиною волны: для видимо ιό света длина волны Л=0,4-У0,8 · 1СГ4 см, для Р. л. Я= 1(ГЧ-10"9 см. Р. л. получаются при внезапной остановке быстро летящих электронов в специальной рентгеновой трубке1 (смотрите), состоящей (фигура 1) из откачанного ‘сосуда, в
электроны образуются, и антикатод АД, в который электроны ударяют, пройдя ускоряющую разность потенциалов в несколько десятков тысяч V (А—анод). При столкновении электронов с веществом антикатода и получаются Р. л.
Методы обнаружения и основные свойства
Р. л. Р. л. могут быть обнаружены по следующим действиям: 1) Флуоресценция. Р. л. вызывают свечение многих веществ, например платиносинероднстого бария, светящегося под действием Р. л. зеленым светом, к к-рому глаз особенно чувствителен. Из этого вещества, нанесенного тонким слоем на картон, готовят флуоресцирующие экраны, широко применяемые в физич. лабораториях и с диат ностич. целями в медицине. Проходя через просвечиваемое тело, Р. л. поглощаются (и притом различно) в зависимости от плотности вещества, через к-рое они проходят, и от его толщины. Наименее проницаемым для Р. л. из металлов оказывается свинец, наиболее проницаемым— алюминий. Кости менее пропускают Р. л., чем мускулы, что позволило Рентгену впервые наблюдать скелет живого человека сквозь его внешний покров. При больших напряжениях (>100 kV) получаются ж е с т к и е Р. л. с большой проникающей способностью, для которых различие плотностей (например кости и ткань) сказывается уже не так сильно. Картина на экране получается мало контрастной. При напряжениях порядка 50 kV получаются мягкиеР. л., настолько поглощаемые, что они дают на экране лишь очертания внешних контуров предмета.
2) Фотографическое действие. Р. л. вызывают фотографич. реакции более активно, чем видимый свет. Проявленная после соответствующей экспозиции фотографич. пластинка дает почернение, возрастающее при не слишком больших экспозициях, пропорционально упавшей на нее энергии Р. л. Затем почернение идет медленнее. Знание кривой sпочернения позволяет ^ j сравнить интенсивности g Р. л. (фигура 21. Ее вид |_2 зависит от сорта пласти- | нок, состава проявите- ^ 1 ля и времени проявления. Почернение определяется как натуральный логарифм отношения количества света, падающего на пластинку, к количеству света, сквозь нее прошедшего. Эти величины измеряются с помощью специальных фотометров. Однако такое сравнение допустимо лишь для лучей одинаковой жесткости, т. к. фотографии. действие Р. л. разной жесткости раз-
Фигура 2.
лично. Фотохимич. действие Р. л. возрастает с количеством поглощенной веществом лучистой энергии, поэтому жесткие Р. л. слабо действуют на фотоэмульсию; для усиления эффекта чувствительный слой делается по возможности толще. Выгодно также употреблять не пластинки, а пленки, покрытые эмульсией с обеих сторон. Действие очень жестких Р. л. на пленку можно в несколько раз повысить, если к чувствительному слою на время экспозиции приложить усиливающий экран, покрытый слоем вольфрамовокислого кальция, флуоресцирующего под действием Р. л. синим цветом, активно действующим на фотографии, эмульсию. К фотохимич. действиям Р. л. нужно отнести и их биологии, действия. В общем действие Р. л. на организм при достаточно больших дозах резко отрицательное. Особенно страдают железы внутренней секреции, даже не подвергавшиеся непосредственно облучению Р. л. (повидимому под влиянием вырабатываемых в организме токсинов). Особенно опасно действие на организм сильно поглощаемых мягких Р. л. Под влиянием их развиваются трудно заживающие язвы и злокачественные опухоли (рентгеновский рак), требующие ампутации пораженного органа. Поэтому работа с рентгеновыми лучами должна удовлетворять определенным условиям безопасности f1].
3) Ионизирующее действие Р. л. Под влиянием проходящих Р. л. воздух и другие газы делаются проводящими благодаря возникающим в них ионам. Если между электродами создать ионизацию воздуха, то ион направится к электроду обратного знака по отношению к заряду иона, и возникает Электр ич. ток. При возрастании потенциала между электродами этот ток увеличивается однако до определенного предела (ток насыщения), который наступает, когда все образующиеся ионы будут достигать электрода, не успев уничтожиться путем соединения с ионом противоположного знака (рекомбинация). Ток насыщения может служить мерой интенсивности Р. л. По международному соглашению в Стокгольме (в 1928 г.) постановлено считать интенсивность Р. л. равной единице, если при полном использовании энергии возникших в воздухе вторичных электронов они вызывают появление тока насыщения в одну электростатич. единицу (3,3 · 1СГ10 А). Измерения производятся с помощью и о н и з“а-ционной камеры (фигура 3): Р. л. посту
пают в пространство „
между металлич.пластинами—электродами—Ег и Е2 через окошко b, сделанное в стенке камеры. Электроды укреплены на изоляторах гх и г2; электрод Е2соединен с батареей в несколько сот V, электрод El—с чувствительным электрометром е. Пространство между пластинами заполнено воздухом или другим газом. Выгодно орать тяжелые сильно поглощающие Р. л. газы (S02, С2Н3Вг, CH3J), так как ионизационные действия в этом случае больше. Выводное окошко сделано для того, чтобы лучи, попадая на стенки камеры, не вызывали дополнительного образования зарядов (смотрите ниже фотоэффект). Работа с ионизационной камерой дает наибольшую точность и простоту измерения интенсивности Р. л.
Диффракция Р. л. от кристаллов была осуществлена в 1912 году по мысли Лауэ. Р. л. рассеиваются отдельными атомами (электронами) вещества, на которое падают. Отдельные рассеянные волны Р. л. между собой интерферируют. В крист атомы расположены упорядоченно, образуя пространственную решетку (смотрите Кристалл). Интерференция"Р. л., рассеянных от такой решетки, дает эффект как бы отражения от систем атомных плоскостей решетки. При этом необходимо выполнять условие Брагга: 2d sin ψ — ηλ, где d—расстояние между атомными слоями, φ—угол падения, равный углу отражения (фигура 4), Я—длина волны Р. л., п—целое число—п орядок спектра (смотрите Рентгенографический анализ).
Для фотографирования спектров Р. л. применяются специальные спектрографы. На фигуре 5 приведена схема спектрографа Брагга: S, S—щели, вырезающие узкий пучок Р. л., К—кристалл, Р,Р—фотографии, пленка. Кри-
Фигура 4.
щему пучку под различными углами φ. В каждом положении он может отразить Р. л. лишь определенной длины волны, удовлетворяющей формуле Брагга. Отраженный луч попадает на определенное место пленки. В "результате получится спектр, напоминающий обычные оптич. спектры. На фигуре 6 изображена спектрограмма излучения рентгеновой труб
Фигура 6.
ки с вольфрамовым антикатодом. Видны отдельные спектральные линии (К-серия в разных порядках) на фоне непрерывного спектра. Заменяя фотографии, пленку ионизационной камерой, можно весьма точно промерять распределение интенсивностей в спектре рентгеновых лучей.
СпектрыР.л.1) Непрерывный спектр (фигура 7—получен с вольфрамовым антикатодом) имеет распределение интенсивностей по
20
Т. 9. m. XIX.
длинам волн с максимумом и резким обрывом со стороны коротких волн. Граница непрерывного спектра зависит от напряжения на рентгеновой трубке и определяется равенством, полученным из теории квант Эйнштейном:
, 12,3
*- у
(F—напряжение в kV; Я в А). Длина волны с максимальной энергией равна ~ 3Д предельной. Т. о. при повышении напряжения спектр удлиняется в стброну коротких жестких волн.
Полное количество энергии J, заключенное в непрерывном спектре, зависит от напряжения F, порядкового номера Z, материала антикатода и силы тока г в трубке: J пропорционально iV2Z. Величина iV—мощность катодного пучка в трубке. Тогда величину пропорциональную VZ, можно назвать кпд рентгеновой трубки, то есть доля энергии катодных лучей, превращенная в рентгеновы лучи, растет пропорционально напряжению на трубке. Вообще эта величина .меньше 1%, то есть полезная отдача рентгеновой трубки весьма мала.
2) Линейчатый спектр. Кроме непрерывного спектра в излучении рентгеновой трубки содержится ряд монохроматич. лучей, характерных для веществ антикатодов. Эти спектральные линии группируются в серии. Наиболее короткими волнами отличается ϋ-серия, затем следует L-, Μ-, N-серии. Их происхождение объясняется так. По современным представлениям электроны вокруг ядра располагаются на определенных энергетич. уровнях, обозначаемых буквами, начиная от ядра (К, L, М и т. д.). Если удалить электрон с одного из уровней, то на его место будут перескакивать электроны с других уровней, теряя при этом часть своей энергии, которая перейдет в порцию (квант) электромагнитной энергии определенной частоты. Этому событью будет соответствовать появление определенной линии в спек тре. Частота эта определится из уравнения wa - vcV hr ’
где W„ и We—энергия электрона на начальном (до перескока) и на конечном уровнях, h—универсальная постоянная. Планка, равная” 6,55- Ю"27 эрг. ск. Переходы на ϋ-уровень дают if-серию, на L-уровень дают L-серию и т. д. Каждая серия состоит из определенного числа линий, относительное расположение и интенсивность (яркость) которых вполне определены. Линия, образованная при переходе с ближайшего, более высокого уровня, обозначается буквой а, со следующего—β и т. д. При обратном процессе поднятия электрона на более высокий уровень соответствующая энергия должна поглотиться. Удалить электрон с его уровня можно либо подняв его на более высокий уровень либо же выбросив его-вовсе из атома. В нормальном состоянии все места на уровнях электронами заняты. Остается последнее. Работа W вырывания электрона из атома м. б. выражена в V (W=eV е— заряд электрона) и определяет тот потенциал (потенциал возбуждения), который нужно приложить к рентгеновой трубке, чтобы выбить электрон с данного уровня и тем самым получить соответствующую ему серию линий. До достижения этого критич. напряжения линии серии отсутствуют. При увеличении напряжения выше его интенсивность линий быстро растет [по Вебстеру и Кларку пропорционально (F - F)34 где V — потенциал возбуждения], делаясь значительно больше, чем интенсивность окружающего линию фона непрерывного спектра. Схема электронных перескоков и полученных при этом серий дана на фигуре 8. Энергия электрона V вольтравна энергии кванта Р. л. длиней волны Я=-у,-. который определяет границу данной серии. Этот квант получился бы при падении электрона извне атома на соответствующий уровень. Обратно, поглощаясь электроном на соответствующем уровне, этот квант может выбросить электрон из атома. Детальное изучение спектров показало, что уровень К— одиночный, уровень L распадается на три подуровня, уровень М—на пять, каждый из которых имеет свой потенциал возбуждения и
должны быть более сложного строения, чем ii-серия. Эта последняя содержит две более яркие линиийГа и Κβ, из которых первая двойная (К^яКа^). Интенсивности их относятся, как
Κα,-.Κα,: Κβ=100 : 50: 35.
Из многочисленных линий L-серии особенно ярки две La и Σ,β, с отношением интенсивностей
2:1. Частоты спектральных линий разных элементов находятся в простой зависимости от атомного номера элемента по закону Мозли:
где R и а—постоянные. Ф-ла выполняется в большинстве случаев настолько точно, что позволяет предсказать длины волн еще неоткрытых элементов и по этим линиям их разыскать. Т. о. в последние годы были открыты новые элементы: гафний (72), мазурий (43), рений (75), иллиний (61). Для целей химич. анализа исследуемое вещество помещается на поверхности антикатода, и получающиеся в трубке Р. л. исследуются с помощью вращаю-
Т а б л. 1,—Длины волн в икс единицах в;
л и и и и К-с ери и.
| Z | Эле мент | V | λΚοг3 | λΚαχ | λΚβ | граиич. |
| 92 | и | 115 | 131,0 | 126,4 | 111,9 | 107,5 |
| 78- | Pt | 78,1 | 190,1 | 185,3 | 163.4 | 157.8 |
| 74 | W | 69,3 | 213,52 | 208,85 | 184,36 | 178.06 |
| 47 | Ag | 25,5 | 562.64 | 558,21 | 496,33 | 484,8 |
| 42 | Mo | 20,0 | 712.08 | 707.8 | 631,24 | 618,48 |
| 29 | Си | 8,86 | 1 541.16 | 1 537,26 | 1 389,33 | 1 377,65 |
| 26 | Fe | 7,10 | 1 936.51 | 1 932 30 | 1 752,72 | 1740.5 |
| 24 | Cr | 5.98 | 2 288,95 | 2 284,84 | 2 080.45 | 2 066.3 |
| 13 | Al | 1.55 | 8 319,40 | — | 7 940,5 | 7 947,0 |
U и А1 хотя и ие употребляются обычно для антикатодов приведены как крайние случаи большого и малого Z.
Наличие рассеянных (вторичных) Р. л. указывает на необходимость работающим с Р. л. защищать себя от действия не только прямого пучка Р. л., но и от вторичных лучей, рассеянных предметами, на которые падают первичные Р. л. (например стены). Спектральный состав вторичных Р. л. в основе совпадает с составом первичных, отличаясь однако рядом особенностей. В спектре вторичных лучей кроме линий, имеющихся в спектре первичных, заметны линии, несколько смещенные в сторону длинных волн (эффект Комптона), а также линии, характерные для рассеивающего вещества (радиатора). Эффект Комптона объясняется с квантовой точки зре-,к н е и ш и х ния слеД· образом. Столкновение кванта с электроном рассматривается как столкновение упругих шариков. Если электрон слабо связан, то по законам упругого удара он испытает явление отдачи и вылетит за пределы атома (электроны отдачи). Отразившийся от него квант потеряет при этом часть энергии, а так как энергия кванта ε связана с частотой соотношением ε=1ίν, то длина волны Я должна при этом увеличиться. Изменение ДЯ (в л.) связано с углом рассеяния 0 соотношением:
ДЯ=0,048 sin2
Таблица 2.—Д липы волн вике единицах важнейших лини и L-c ери и.
| Ζ | Эле мент | V* | *La | ’Li | Ar
Ь.З | ||
| 92 | и | 21,7 | 908,33 | 718,07 | 721,4 | 591,8 | 568,5 |
| 78 | Pt | 13,9 | 1310,08 | 1 117,22 | 1 070.4 | 932.1 | 892,1 |
| 74 | w | 12,1 | 1473,48 | 1 276.17 | 1213,6 | 1 072,6 | 1 024 |
| 47 | Ag | 3,79 | 4 145,64 | 3 926,64 | 3 684,4 | 3 504,7 | 3 260,5 |
Потенциал возбуждения дан для наиболее жесткого подуровня щегося кристалла. Таблица 1 и 2 дают длины волн важнейших линий К- и i-серий ряда элементов, наиболее употребительных в практике как материал для антикатода.
Рассеяние и поляризация Р. л. Падая на вещество, Р. л. рассеиваются входящими в его состав электронами по всем направлениям, но с неодинаковой интенсивностью. Наименьшее рассеяние наблюдается в направлении, перпендикулярном к падающему пучку (фигура9, где А1 — алюминиевый экран, перпендикулярно к к-рому падает пучок Р. л.; пунктир—вычисленное значение интенсивностей; сплошная линия—наблюдаемое значение). Длина радиуса-вектора показывает яркость лучей, рассеянных в направлении под углом Θ к падающим. Теоретическая зависимость такова: J=J1(l+cos20). При малых углах рассеяние больше, чем вытекает из теории. Если пренебречь поглощением, то каждый г вещества рассеивает около 0,2 падающей на него энергии (табл. 3).
Таблица З.-Коэфидпент рассеяния на 1 г вещества.
| IbA | c | Al | Cu | Ag | , Pb |
| 0,12 | 0,14 | 0,14 | 0,18 | 0,35 | 0.67 |
| 0,71 | 0,18 | 0,20 | 0,29 | 0,47 | 0,82 |
Появление характеристич. линий радиатора, или спектра флуоресценции, представляет вторичный процесс. Сначала квант первичного луча выбрасывает электрон из атома рассеивающего вещества (фотоэффект), а затем на освободившееся место падают электроны с более высоких уровней, давая сериальные излучения. Исследование вторичного излучения годится для производства химич. анализа в том случае, если вещество столь летуче,что нем.-б. помещено на антикатод рентгеновой трубки и подвергнуто там электронной рдировке. Для получения спектра флуоресценции необходимо, чтобы в спектре первичных лучей были длины волны, равные или меньшие Я,— границы серии. Рассеяние Р. л. связано с их поляризацией. Лучи, рассеянные -под углом 90° к первичному пучку, вполне поляризованы. В них электрич. колебания происходят параллельно падающему пучку. Их поляризацию можно исследовать, снова рассеяв от другого тела и исследуя яркость третичных лучей по разным направлениям. Было показано, что лучи флуоресценции не поляризованы. Непрерывный спектр выходящих из трубки Р. л. поляризован отчасти. Сериальное излучение вовсе не поляризовано.
Поглощение (абсорбция) Р. л. При прохождении через тела Р. л. теряют интенсивность по закону
Ί=Joe"’>
где μ—коэфициент поглощения, d—толщина
пройденного слоя вещества. Иногда этот закон выражают так:
где μ—м а с с о в ы и коэфициент поглощения, т— масса вещества, пронизываемого пучком Р. л. сечением в 1 см2;
ρ —плотность вещества. Массовыми коэффициентами поглощения удобно пользоваться для вычисления поглощения сплавов, соединений или просто смесей разных элементов. Поглощение Р. л. есть свойство атомное, не зависящее от того, в какую комбинацию с другими атомами входят атомы рассеивающего элемента. Поэтому если в просвечиваемое тело входят элементы в весовых количествах в Ρι%> Рг°/о и т· Д· “ их массовые коэф-ты абсорбции равны μχ, μ2, то массовый коэф. абсорбции смеси равен
μ 100=μ1ν1 + ,u2p2.
В таблицах иногда дается rfi/2—глубина, на к-рэй Р. л. поглощаются наполовину: cii/2 =
= — =. Поглощение μ сильно зависит от длины волны и от атомного номера Ζ поглощенного тела: оно растет приблизительно пропорционально кубу обеих величин
μ=U2ZK (А)
Защита от Р. л. основана на поглощении соответствующими экранами. Наиболее удобным для этого материалом оказывается свинец (по удобству обработки и высокой поглощающей способности; Z=82). Нормы защиты от Р. л. выражают через толщину свинца (свинцовый эквивалент). Чем больше напряжение на трубке, тем жестче Р. л. и тем толще должен быть от них защита. При работе с напряжением до 100 kV достаточна защита 2 миллиметров свинца=6 миллиметров просвинцованной резины=10 миллиметров свинцового стекла=30 миллиметров баритового бетона (баритовый бетон составляется из смеси измельченного барита BaS04 и цемента). При работе с большим напряжением (до 200 kV) достаточна защита, эквивалентная 4 миллиметров свинца. Спектры поглощения для Р. л. отличаются
| Я
Р |
Л | и | ||||||||||||
| * | ||||||||||||||
| Г | V | | | ||||||||||||
| к |
X 0.1 Ofi 1,0 tfii
Фигура 10.
следующей особенностью: линий поглощения нет, но есть полосы, имеющие резкую границу со стороны длинных волн. Поглощение особенно сильно для тех лучей, которые способны вырывать из атома электроны. Эти лучи должны со стороны длинных волн иметь границу, совпадающую с границей серии Я (смотрите выше),
дающую границу полосы поглощения. Для if-слоя такая граница одна, для L-слоя их три, для ili-слоя—пять. Положение их настолько определенно, что может служить для химия. анализа. Правда, для легких элементов, например Р, Cl, S, положение границы несколько меняется в зависимости от химия, соединения, в к-рое входит элемент. Более того, по резкости, с какою выявляется эта граница, можно с большой точностью (до 7г%) определить содержание данного элемента, в поглощающем слое. Общее его количество м. б. несколько мг. Фигура 10 дает ход кривой поглощения с длиной волн для платины. С обеих сторон от границы справедлив закон (А), но значение к при переходе через границу резко меняется, увеличиваясь скачком от 1с1 до /с2.
Для Я-серии ki
hi.
Pt(78) W(71) Ag{47) Си(2Я) 5,3 6,0 7,1 8,0
Для В-серии эта величина гораздо меньше: для платины границы Llt Ь2, L3, для=соот-
ветственно 1,4; 1,8; 2,8. На фотографиях непрерывного спектра (фигура 6) часто видны как бы границы 4иВ поглощения даже при отсутствии поглощающего тела. Они соответствуют длинам волн, особенно поглощаемых бромистым серебром, фотография, действие которых поэтому особенно велико. Резким различием поглощения в различных местах спектра пользуются для поглощения определенных линий в спектре, делая его более_однородным. Так, при пропускании Р. л. от трубки с медным антикатодом через тонкую пластинку никеля (фильтр) весьма сильно поглощается Κβ меди и болееяркая коротковолновая часть непрерывного спектра, остается почти чистое излучение Ка меди.
Для получения однородного излучения от др. антикатодов обыкновенно употребляются фильтры (табл. 4).
Действие цирконового фильтра на спектр трубки с молибденовым антикатодом показано на фигуре 11 (сплошная линия—без фильтра, пунктир—с фильтром).
J7
IS П Г· 24
| 1 | ||||
| 1 | ||||
| |!
1 1 |
||||
| ч | 1 1 | |||
| , | ||||
| 1 | ; ч | |||
| 4 | ч А | Ч | ||
| "р | а4 |
OJ 0.3 0,7 03»
Фигура 11.
Таблица 4 .—·Ф ильтры для получения однородного излучения для различных антикатодов.
| Материал антикатода | Вещество фильтра | Толщина фильтра в миллиметров | Длина волны моиохро-матич. лучей в А* |
| Хром. | Ванадий | _ | 2,287 |
| Железо. | Марганец | 5 | 1,935
1,539 |
| Медь. | Никель | 7 | |
| Молибден. | Цирконии | 30 | 0.710 |
| Серебро. | Палладий | 30 | 0,560 |
* После фильтрации.
Наоборот, применяя фильтры, для которых граница сильного поглощения лежит вне исследуемой области спектра, мы можем уничтожить в спектре лучи с большой длиной волны, и чем толще фильтр, тем менее мягких лучей останется после его прохождения. Такие фильтры применяются в рентгенотерапии, чтобы избавиться от обжигающих кожу мягких Р. л. Для получения непрерывного спектра Р. л. пользуются трубкой с вольфрамовыми антикатодами. Если напряжение на трубке меньше 69,3 kV, то ЕГ-серия вольфрама в спектре отсутствует, L-серия (Л= 1,5-р1,1 А) почти сполна поглощается стеклянными стенками трубки. Весьма мягкие Р. л. (Ь2,5 л) уже настолько сильно поглощаются воздухом, что работа с ними должна производиться в вакууме, для чего конструируются допускающие откачку приборы. Необходимое разрежение порядка ОД миллиметров Hg. Для Р. л. с длиной волны порядка 10 А требуются уже высокие разрежения (табл. 5).
Таблица 5. — Толщина d^ слоя разных веществ глощающая Р. л. наполовину (в см).
| Я в А | Воз дух“ | Н20 | с | А1 | Си | Ag | Рb |
| 0,2
0,4 0,6 0,8 1,0 1.5 2,0 2.5 5,0 10,0 |
723
350 195 69 32,7 17,9 2,9 0,478 |
3,34
1,92 0,965 0,477 0,252 0,0792 0,0342 0,0175 0,00231 0,001302 |
1,75
1,25 0,756 0.426 0,24 0,0816 0,0358 0,0191 0,00275 0,000397 |
0,977 0,244 0,0795 0,0352 0,0182 0,0056 0,0024 -0,00122 0,000158 | 0,0508
0,00778 0,00248 0,00107 0,00546 |
0,0107
0,00171 0,00338 0,00152 0,000806 0,000256 0,000113 0,000588 |
0,0154
0,С0187 0,000533 |
|
* При 0° п 760 миллиметров давления ртутного столба. | |||||||
Фотоэффект Р. л. При столкновении кванта света с электроном он либо как бы упруго отражается от последнего (эффект Комптона), отдавая электрону часть своей энергии, либо же поглощается электроном, отдавая свою энергию сполна (фотоэффект). При этом электроны (вторичные катодные лучи) вылетают с весьма большими скоростями, сравнимыми со скоростями первичных катодных лучей в рентгеновой трубке.
Скорости фотоэлектронов зависят от λ их вызвавшего луча и от того энергетического уровня, с которого сорван электрон, поглотивший энергию кванта. Количественно это явление объясняется с точки зрения теории квантов. Именно при фотоэффекте поглощается квант лучистой энергии, равный hv. Часть его энергии идет на вырывание электрона с его уровня V. Остальная энергия переходит в кинетич. энергию к вырванного электрона, то есть
k^hv-V.
Для кинетич. энергии быстро летящего электрона теория относительности дает выражение 1
к=m„e2
V-
V2
С2
-1
где ти—масса покоящегося электрона, с— скорость света. При малых скоростях формула переходит в обычную к=~ mt2. В ионизации воздуха вырывание фотоэлектронов есть процесс первичный. Эти последние, сталкиваясь с молекулами, и производят всю ионизацию, вызванную освещением газа Р. л. Количество вырванных фотоэлектронов определяется числом поглощенных квантов. В нек-рых слу чаях число фотоэлектронов м. б. больше числа поглощенных квантов (сложный фотоэффект, эффект Оже). Фотоэффект играет также основную роль и в фотохимии, действиях Р. л.
Отражение и преломление Р. л. Показатель преломления Р. л. меньше единицы и весьма мало от нее отличается. Поэтому от полированой поверхности Р. л. способны отраг жаться, давая явления полного внутреннего отражения лишь при небольших углах, ограниченных предельным углом &, по значению которого показатель преломления м. б. определен. Так как показатель преломления п< 1, то для рентгеновых лучей тела являются как бы менее плотными, чём пустота (или воздух), так что «внутреннее» отражение для рентгеновых лучей имеет вид внешнего (табл. 6). Отличие показателя преломления от единицы пропорционально плотности вещества зеркала и квадрату длины волны Р. л. В призме с весьма тупым’углом рентгеновы лучи преломляются (к вершине призмы) на весьма незначительный угол (всего в несколько секунд). Малость этих величин и некоторая трудность наблюдения отражения и преломления объясняет, почему считалось до последнего времени, что Р. л. в отличие от света только рассеиваются, но не отражаются правильно. Заставляя Р. л. падать под очень острым углом на обыкновенную диффракционную решетку, можно получить известные из оптики диффракционные спектры Р. л. и произвести по ним абсолютное измерение длины волны. В основу измерений длин волн Р. л. положен полученный из вычислений параметр^ каменной соли, принятый равным 2,81400 А. Определенный т. о.
Таблица
6.—3 начениеп в зависимости от я и #.
| Вещество | Я в А | 1 -71 | * |
| Стекло. | 1,279 | 4,210-6 | 107 |
| ». | 0,52 | 0,4 10-в | 4 |
| Сталь. | 1,539 | 24,4·10-6 | 24 |
| Серебро. | 1,279 | 21,5 10-« | 22,5 |
ангстрем, которым промерены все длины волн Р. л., называется рентген ологичес“ к и м. Сравнение его путем измерений длин волн обыкновенной диффракцнонной решеткой с обычным ангстремом дало совпадение с точностью до 1 %.
Лит.: 1) Постановление мтруда СССР от 9/IV 1995 г., 2331389,—Ней Г., Рентгеновские jучи, пер. с англ., М.—Л., 1998; Зоммерфельд А., Строение атома и спектра, пер. с нем., ч. 1, М.—Л., 1996; Г л о к е р Р., Рентгеновские лучи и испытание материалов, пер. с нем. (печатается); К i г с h n e г F., Allgemeine Physik d. RSntgenstrahlen, Handb. d. Exper. Pbysik, herausgegeben v.W. Wien u. F. Harms, B. 24. Leipzig, 1930. В Лашнарев.