Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом, страница 2

Такие образом, в результате поглощения первичного фотона в атоме будет происходить каскад переходов электронов с выше– на нижележащие уровни, сопровождающийся эмиссией фотонов характеристического излучения, которое называется флуоресцентным. Это название подчеркивает, что характеристические лучи возникли при облучении вещества фотонами, а не электронами.

Возможен и другой механизм фотоэффекта (ряс.2.2,б), при котором фотоны hν_Kα, hν_Lα и т.д., возникающие в результате поглощения первичного фотона в К – оболочке, не покидают атом, а поглощаются в нем самом. Фотон hν_Kα поглощается в L – оболочке, а фотоны hν_Lα в М –оболочке. Их поглощение приводит к вырыванию из соответствующих оболочек фотоэлектронов, кинетическая эаергия которых W_кин^’ и W_кин^’’ не зависит от энергии первичного фотона. Эти фотоэлектроны называются фотоэлектронами П рода шеи Оже – электронами. Действительно, при поглощении фотона hν_Kα в L – оболочке возникает Оже – электрон с кинетической энергией

Таким образом, кинетическая энергия Оже – электронов зависит только от рода испустивших их атомов.

Фотоэффект с испусканием флуоресцентного излучения (простой фотоэффект) характерен для тяжелоатомных веществ, а с испусканием Оже – электронов (сложный фотоэффект или Оже – эффект) - для легкоатомных.

Измерив длины волн фотонов флуоресценции или кинетические энергии Оже – электронов, можно определить каким атомам эти частицы принадлежат, т.е. определить химический состав вещества.

2.2.2. Комптон-эффект. При взаимодействии фотонов большой  энергии с практически свободными электронами вещества (рис. 2.3) фотон передает часть своей энергии W_кин электрону (он называется электроном отдачи), а оставшаяся часть энергии в виде электромагнитного излучения – фотона рассеяния . Поскольку hν_S < hν, то λ_S>λ, т.е. длина волны фотона рассеяния больше длины волны первичного фотона. Такой процесс носит название Комптон-эффекта или некогерентного рассеяния. При Комптон-эффекте, таким образом, часть энергии первичного фотона переходит в кинетическую энергию электрона отдачи, а часть – в энергию фотона рассеяния.

Наряду с комптоновским рассеянием, при котором длина волны рассеянного излучения увеличивается, наблюдается рассеяние с неизменной длиной волны. Оно носит название когерентного и описывается в рамках классической теории.

2.3. Когерентное (классическое) рассеяние рентгеновского излучения

По представлениям классической электродинамики процесс рассеяния сводится к следующему. Под действием электрического поля волны рентгеновского излучения электроны атомов рассеивающего вещества приходят в колебательное движение. Гармонически колеблющийся электрон становится источником сферической электромагнитной волны, частота которой равна частоте колебаний электрона, т.е. частоте первичных рентгеновских лучей, а фаза противоположна фазе первичных лучей. Электромагнитные волны, излучаемые колеблющимся электроном, и представляют собой рассеянное рентгеновское излучение. Классическое рассеяние рентгеновских лучей происходит, следовательно, без изменения длины волны первичного излучения.

Рассмотрим волну неполяризованного рентгеновского излучения, распространяющуюся в направлении, определяемом единичным вектором  и действующим на один из электронов атома, который находится в точке 0 (рис.2.4).

Найдем интенсивность рассеянного электроном рентгеновского излучения в направлении единичного вектора  в точке А(R, 2υ). Угол 2υ