Рентгеновские лучи
Рентгеновские лучи были обнаружены В. К. Рентгеном в 1895 и названы Х-лучами. На протяжении последующих двух лет ученый занимался их исследованием. В этот период были созданы первые рентгеновские трубки. Они являются наиболее распространенным источником излучения.
Было выявлено, что жесткие рентгеновские лучи способны проникать сквозь разные материалы, а также мягкие ткани человека. Последний факт быстро нашел применение в медицине.
Открытие рентгеновских лучей привлекло в то время внимание ученых всего света. В следующем после их обнаружения году было опубликовано огромное количество работ по их изучению и использованию.
Многими учеными изучались свойства рентгеновских лучей.
Дж. Стокс предсказал их электромагнитную природу, что было подтверждено экспериментально Ч. Баркла, который открыл также и поляризацию. Немецкие физики Книппинг, Фридрих, Лауэ выявили дифракцию (явления, связанные с отклонением от прямолинейного распространения). В 1913 году независимо друг от друга Брэгг и Вульф обнаружили простую зависимость между длиной волны, углом дифракции и расстоянием между близлежащими атомными плоскостями на кристалле. Все вышеописанные работы легли в основу структурного рентгеновского анализа. Использование спектров для элементного материального анализа началось в 20-х годах. В развитии изучения и применения излучения большая роль принадлежит Физико-техническому институту, который был основан А. Ф. Иоффе.
Наиболее распространенным источником лучей является рентгеновская трубка. Однако источниками могут быть отдельные радиоактивные изотопы. При этом одни непосредственно испускают рентгеновские лучи, а у других ядерные излучения (а-частицы или электроны) бомбардируют испускающую излучение металлическую мишень. Трубка обладает значительно большей интенсивностью излучения, нежели изотопные источники. Вместе с этим, габариты, стоимость, вес у изотопных источников несравнимо меньше, чем у установки с трубкой.
Источниками мягкого рентгеновского излучения могут стать синхротроны и электронные накопители. Интенсивность излучения синхротронов на два-три порядка превосходит излучение трубки в определенной области спектра.
К естественным источникам, которые излучают рентгеновские лучи, относят Солнце и прочие объекты в Космосе.
В соответствии с механизмом возникновения спектры и сами излучения могут быть характеристическими (линейчатыми) и тормозными (непрерывными).
Во втором случае посредством рентгеновского спектра испускаются быстрые частицы (заряженные) вследствие их торможения в процессе взаимодействия с атомами мишени.
Линейчатое излучение формируется в результате атомной ионизации с выбрасыванием электрона из одной из оболочек атома. Такое явление может стать следствием столкновения атома и быстрой частицы, к примеру, с электроном (первичное рентгеновское излучение), или поглощения фотона атомом (флуоресцентное рентгеновское излучение).
Взаимодействие лучей с веществом может создать фотоэффект, который сопровождает их поглощение или рассеивание. Данное явление выявляется в случае, когда при поглощении атомом фотона первый выбрасывает один из внутренних электронов. Затем может произойти либо излучательный переход атома с испусканием фотона характеристического излучения, либо выбрасывание второго электрона при безызлучательном переходе.
Под воздействием рентгеновских лучей на кристаллы неметаллические (например, каменную соль) на некоторых узлах в атомной решетке образуются ионы, обладающие положительным дополнительным зарядом, а близко от них возникают избыточные электроны.