Семейства характеристических линий
Для элементов с атомным номером большим 11 (Na) структура уровней является достаточно сложной, поэтому ионизация К оболочки сопровождается заполнением на ней вакансии с более чем одной внешней оболочки (число переходов между уровнями больше 1).
Как показано
на рисунке 10,
следом за ионизацией К – оболочки
электрон может перейти на вакантное
место с оболочек L или M.
Рентгеновское излучение, сформированное
от перехода электрона с оболочки M
на K, называется
.Так
как разница энергий между оболочками
K и M больше,
чем между K и L,
то энергия р.и.
больше,
чем энергия р.и.
(для
Cu 8,04 и 8,90 соответственно).
Первичная ионизация включает в себя удаление электрона с уровня (на котором он находился) бесконечно далеко от атома. Тем не менее, х.р.и. формируется за счет переходов между ограниченным количеством мест (вакансий) на уровнях. Поэтому энергия х.р.и. всегда меньше , чем критическая энергия ионизации уровня, с которого был удален электрон.
Как видно из
рисунка 11 , уровни
M,L и N
могут дробиться (подразделяться) на
подуровни с незначительной разницей
по энергии, что приводит к появлению
дополнительных рентгеновских линий.
Для Cu различные переходы
на K уровень формируют
–
8,04кэВ с подуровня L3,
–
8,028кэВ с подуровня L2,
–
8,905кэВ с подуровня M3,
–
8,976кэВ с подуровняN2 и
т д (Не все наблюдаемые рентгеновские
линии могут быть приписаны к буквам
греческого алфавита).
Рисунок 11 – Семейство характеристических линий (все возможные переходы)
В соответствии
со схемой описания переходов первая
буква (К) обозначает оболочку, на которой
произошла ионизация в результате
взаимодействия падающего электрона с
электронными оболочками, вторая буква
(
)
и цифра отображают оболочку или
подоболочку, с которой электрон уходит
для заполнения вакансии на внутренней
(К) оболочки.
В зависимости от величины энергии падающих электронов каждый элемент может испускать рентгеновские лучи только К–серии (легкие элементы), К–серии и L –серии (элементы со средними атомными номерами) или L –серии и М–серии (тяжелые элементы):
Z
>10 – расщепление K
оболочки на
и
Z
>21 – расщепление K
оболочки на
и
+
добавляется L оболочка
Z
>50 – расщепление K
оболочки на
и
+
добавляется L оболочка+
добавляется семейство M
оболочек
Так как детектор ЭДС обладает низким разрешением по энергии, на спектре будут наблюдаться не все возможные рентгеновские линии.
На рисунке 12 показаны ЭДС–спектры некоторых элементов (по возрастанию атомного номера ). НА этих спектрах отражены K,L,M линии, положение которых по энергии возрастает (перемещается вправо по спектру) с возрастанием атомного номера от Zn до Pt. Для легких элементов некоторые линии не подразделяются на подуровни вследствие плохого разрешения детектора по энергии.
Рисунок 12 – Смещение положения линий в зависимости от атомного номера элемента Z
Если энергия падающего электрона достаточна для ионизации некоторой электронной оболочки, сопутствующему формированию характеристической линии, то формируются все линии характеристического излучения с меньшими энергиями (если есть К–линия, то должны быть и L,M,N при хорошем пространственном разрешении). Следует лишь учесть величину Z – для легких элементов должна быть только К–линия и т д.
