Rendgenske zrake: razlika između inačica
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
Nadopunio Rendgenske zrake |
Nadopunio Rendgenske zrake |
||
Redak 12:
[[datoteka:X-ray diffraction pattern 3clpro.jpg|mini|desno|250px|Svaka točka, nazvana [[refleksija]], u ovom [[ogib]]nom (difrakcijskom) uzorku nastaje iz konstruktivne [[Interferencija valova|interferencije]] raspršenih rendgenskih zraka koje prolaze kroz [[kristal]]. Podaci se mogu koristiti za određivanje kristalne strukture.]]
[[datoteka:PIA16217-MarsCuriosityRover-1stXRayView-20121017.jpg|mini|desno|250px|Prvi rendgenski [[difrakcija|difrakcijski]] pogled na [[mars]]ovsku analizu tla - ''CheMin'' otkriva [[feldspat]], [[Pirokseni|piroksene]], [[olivin]] i druge (Curveness rover na "Rocknest", 17. listopada 2012.).]]
'''Rendgenske zrake''' ili ''' rentgenske zrake''', poznate i kao '''X-zrake''', područje su [[elektromagnetsko zračenje|elektromagnetskog zračenja]] s [[valna duljina|valnim duljinama]] između 0,001 i 10 [[nanometar|nm]], što približno odgovara području između [[ultraljubičasto zračenje|ultraljubičastog]] i [[gama zračenje|gama zračenja]]. Najpoznatija njihova primjena je u dijagnostičkoj [[Radiologija|radiografiji]] i [[kristalografija|kristalografiji]]. Zbog svoje [[energija|energije]] ubrajaju se u [[ionizirajuće zračenje]].
Line 34 ⟶ 36:
Od obične svjetlosti rendgenske se zrake razlikuju mnogo manjom valnom duljinom. Valne duljine rendgenskih zraka po tisuću puta su manje od vidljive svjetlosti. Kratka valna duljina daje rendgenskim zrakama veliku prodornost. One mogu nesmetano prolaziti kroz tanke listiće materije. Tek prolazom kroz deblje slojeve bivaju zrake postepeno apsorbirane. Apsorpcija rendgenskih zraka jako zavisi od vrste tvari. Jače ih apsorbiraju elementi s većom [[Relativna atomska masa|atomskom težinom]]. Tako [[Olovo (element)|olovo]] znatno jače prigušuje rendgenske zrake od lakog [[vodik]]a ili [[kisik]]a. Na tom svojstvu osniva se primjena rendgenskih zraka u [[medicina|medicini]]. Kosti živih bića građene su pretežno od [[kalcij]]a, dok se meso sastoji ponajviše od [[ugljik]]a, vodika i kisika. Budući da kalcij apsorbira rendgenske zrake mnogo jače od ugljika, vodika i kisika, to prolazom kroz organizam ostavljaju rendgenske zrake na fotografskoj ploči slike kostiju, kao i ostalih osobitih tvari, na primjer [[Žučni kamenci|žučnih kamenaca]].
Rendgenske zrake nastaju udarom katodnih zraka na čvrste tvari na
U Lauevu pokusu prolazi bijela rendgenska svjetlost kroz kristal i ostavlja na fotografskoj ploči ogibnu sliku. Svijetle točke na Laueovu dijagramu odgovaraju rendgenskim zrakama s točno određenom valnom duljinom. Prolazeći kroz kristal, nije rendgenska zraka svake valne duljine sposobna da interferira. [[Kristalna rešetka]]
Pregledniji su odnosi kod modifikacije Lauova pokusa, koju je izveo [[William Henry Bragg|W. H. Bragg]]. Tu interferiraju rendgenske zrake, koje se
▲U Lauevu pokusu prolazi bijela rendgenska svjetlost kroz kristal i ostavlja na fotografskoj ploči ogibnu sliku. Svijetle točke na Laueovu dijagramu odgovaraju rendgenskim zrakama s točno određenom valnom duljinom. Prolazeći kroz kristal, nije rendgenska zraka svake valne duljine sposobna da interferira. Kristalna rešetka “odabire” iz kontinuuma valnih duljina one koje se prilagođuju prostornom rasporedu njenih čvorišta. Laueov pokus ustvari je vrlo zamršen i ne da se tako lako odgonetati.
Razmak između dviju ravnina simetrije označit ćemo s ''d''. Kut zrake s granicom kristala označit ćemo sa ''θ''. Između zrake koja se reflektira na granici kristala i zrake koja se reflektirala na prvoj paralelnoj ravnini postoji razlika u putovima jednaka
▲Pregledniji su odnosi kod modifikacije Lauova pokusa, koju je izveo Bragg. Tu interferiraju rendgenske zrake, koje se “reflektiraju” na kristalu. Kristal neka je tako rezan da njegova granica teče paralelno s ravninama simetrije kristala. Kod grafita to su ravnine u kojima su atomi gusto poredani u pravilne šesterokute. Kad rendgenske zrake padnu na kristal, tad se jedan dio reflektira već na samoj granici, a drugi dio ulazi u kristal. Taj dio opet se djelomično reflektira na prvoj paralelnoj ravnini simetrije kristala, a djelomično ulazi dublje u kristal. Na taj način reflektiranu rendgensku zraku sastavljaju one zrake, koje su reflektirane na prvoj, drugoj, trećoj ravnini i tako dalje. Superpozicijom tih zraka može se rendgenska svjetlost oslabiti ili pojačati. Ako je razlika u potovima zraka između dviju kristalnih ravnina jednaka valnoj duljini ili cijelom broju valnih duljina, tad se sve reflektirane zrake sastavljaju s istom fazom. Imamo pojačanje.
:<math> 2 \cdot d \cdot \sin \theta = n \cdot \lambda </math>
▲Razmak između dviju ravnina simetrije označit ćemo s d. Kut zrake s granicom kristala označit ćemo sa θ. Između zrake koja se reflektira na granici kristala i zrake koja se reflektirala na prvoj paralelnoj ravnini postoji razlika u putovima jednaka 2∙d∙sin θ. Najveća (maksimalna) jakost (intenzitet) rendgenskih zraka dobiva se tamo, gdje je:
Zbog svoje velike prodornosti, rendgenske se zrake reflektiraju na velikom broju ravnina, pa se znatna jakost (intenzitet) dobiva tamo gdje je točno ispunjen Braggov uvjet. Inače, superpozicijom mnoštva valova različitih faza rendgenske zrake se ugase.
Bacimo li bijelu rendgensku zraku pod određenim kutom na kristal
Na osnovu Braggova uvjeta mogu se izgraditi posebni aparati za mjerenje rendgenskih spektara. Često se upotrebljava rendgenski [[spektrograf]] s kristalom koji se vrti. Kroz uski otvor baci se na kristal oštri snop rendgenskih zraka. Vrtnjom kristala mijenja se kut ''θ''. Imamo li rendgenske zrake tek nekoliko valnih duljina, ta se refleksija opaža samo kod nekih određenih kutova kristala. Imamo li bijelu rendgensku svjetlost, to nam osvjetljenje filma daje sprektralnu raspodjelu energije na valne duljine.
Jednu drugu metodu za ispitivanje kristalnih struktura pomoću rendgenskih zraka pronašli su Debye i Scherrer. Njihova metoda u neku ruku je obrat Laueova pokusa. Dok Laue pušta bijelu rendgensku svjetlost kroz pravilni kristal, Debye i Scherrer došli su na ideju da monokromatske rendgenske zrake puste kroz zbijenu kristalnu prašinu. Ona se sastoji od mnoštva sitnih kristala, koji su nasumce razbacani u svim smjerovima. Prolaze li monokromatske rendgenske zrake kroz mnoštvo kristalića, naići se na niz kristalnih ravnina, kod kojih je ispunjen Braggov uvjet. Ne “bira” tu kristal određene valne duljine, kao kod Laueova pokusa, nego monokromatska svjetlost “bira” kristaliće, na kojima se može reflektirati. Tih kristalića ima u kaotočnom mnoštvu uvijek dovoljan broj da se dobije mjerljiva jakost (intenzitet) rendgenskih zraka. Prednost je Debye-Scherrerove metode u tome što joj nisu potrebni veliki pravilni kristali.
| |||