ویژگی های پرتو X
عنوان
ویژگی های پرتو X
مقدمه
پرتوهای X در سال 1895 ، به وسیله ی رونتگن فیزیکدان آلمانی کشف شد و از آنجا که ماهیت آنها در آن زمان ناشناخته بود ، بدین نام خوانده شدند . این پرتوها برخلاف نور معمولی نامرئی هستند اما مسیر مستقیمی را می پیماند و فیلم عکاسی را مانند نور مرئی متأثر می کنند . از سوی دیگر ، از نور با نفوذتر بوده و به آسانی از بدن انسان ، چوب ، قطعات نسبتاً ضخیم فلزی ، و دیگر اشیاء کدر عبور می کنند .
برای استفاده از هر وسیله ای همواره به شناخت کامل آن نیاز نیست ، به این دلیل تقریباً بی درنگ فیزیک دانها و چندی بعد مهندسان علاقه مند به مطالعه ساختار درونی اجسام کدر ، پرتوهای X را بکار گرفتند . با قرار دادن لامپ پرتو X در یک سوی جسم و فیلم عکاسی در سوی دیگر ، می توان تصویری سایه مانند و یا پرتونگار به دست آورد، بخشهایی از جسم با چگالی کمتر ، نسبت به بخشهایی با چگالی بیشتر مقدار بیشتری از تابش X را عبور می دهند . بدین وسیله نقطه ی شکست در استخوانی شکسته و یا محل ترکی در یک فلز قالب گیری شده مشخص می شود.
بدین ترتیب پرتونگاری بدون آگاهی دقیق از تابش بکار برده شده ، آغاز شد ، زیرا ماهیت کامل پرتوهای X تا سال 1912 ، مشخص نبود ، در این سال ، پدیده ی پراش پرتو X در بلوها کشف شد ، و همزمان با این کشف ، ماهیت موجی پرتوهای X به اثبات رسد از این رو روش جدیدی برای بررسی ریز ساختار ماده نیز فراهم شد . هر چند پرتونگاری در این نوع خود وسیله بسیار مهمی است و از زمینه ی کاربردی گسترده ای برخوردار است ، اما معمولاً توان تفکیک آن برای آشکارسازی جزئیات درونی ، تا مرتبة محدود می شود . از سوی دیگر ، پراش می تواند به طور غیر مستقیم جزئیات ساختار درونی را تا اندازه ی آشکار کند ، و در این کتاب به این پدیده، و کاربردهای آن در مسائل متالورژیکی پرداخته می شود . در اینجا پرتوهای X و ساختار دورنی بلورها در دو فصل اول به عنوان پیش نیازهای لازم برای بحث پراش پرتوهای X در بلوها که به دنبال خواهد آمد ، توصیف شده است.
عنوان
ویژگی های پرتو X
این فایل با فرمت ورد و اماده پرینت می باشد.
پرتونگاری
فهرست
مقدمه 3
تابش الکترومغناطیس 4
طیف پیوسته 5
طیف ویژه 8
جذب 13
فیلترها 21
عبوری 22
فرودی 22
تولید پرتوهای X 23
لامپ های گازی 24
لامپ های رشته ای 24
نقطه کانونی 27
ظرفیت توان 28
پراشI : جهت های باریکه های پراشیده 28
مقدمه 28
روشهای پراش 30
اندازه گیری های پراش سنجی و طیف سنجی 31
مقدمه 31
خصوصیات کلی 33
شمارنده ها ( خصوصیات کلی ) 41
شمارنده های سوسوزن 42
روش تفرق سنجی بیا دیفرکتومتری Diffractometer Measurements 45
6 ـ 8 طرز یافتن ترکیب مواد ( روش Hanawalt ) 47
تجزیه کمی مواد با استفاده از روش تفرق اشعه ایکس 58
تهیه ترکیبات استاندارد 58
استفاده از یک ماده مشخص کمکی 59
ویژگیهای پرتو X
تابش الکترومغناطیس
امروزه می دانیم که پرتوهای X ، تابش الکترومغناطیسی با ماهیتی کاملاً همانند نور مرعی ، اما با طول موجی بسیار کوتاهتر از آن هستند ، واحد اندازه گیری در ناحیه پرتو X آنگسترم برابر با است و پرتوهای X بکار رفته در پراش ، تقریباً طول موجهایی در گستره ی 5/0 تا 5/2 دارند ، در حالی که طول موج نور مرئی در محدودة 6000 است . بدین ترتیب پرتوهای X ، ناحیه ای میان پرتوهای گاما و فرابنفش را در طیف کامل الکترومغناطیسی اشغال می کنند.
گاهی در اندازه گیری طول موج پرتو X از واحدهای دیگری مانند واحد X ، (XU) ، و کیلو X (KX=1000XU) استفاده می کنند . واحد KX ، اندکی از آنگسترم بزرگتر است که منشا آن در بخش 3 ـ 4 توصیف می شود . واحد پذیرفته شده ی SI برای طول موج در ناحیه ی پرتو X ، نانومتر است:
نامومتر
اما این واحد رایج نشده است.
طیف پیوسته
هنگامی پرتوهای X ایجاد می شوند که شتاب هر ذره ی باردار الکتریکی با انرژی جنبشی کافی، بسرعت کند شود ، معمولاً برای چنین منظوری از الکترونها استفاده می شود. این تابش در یک لامپ پرتو X با منبعی از الکترونها و دو الکترود فلزی ، تولید می شود . ولتاژ زیادی که به میزان چند ده هزار ولت در دو سر الکترود وجود دارد موجب گسیل الکترونها به سوی آندو یا هدف می شود و در آنجا الکترونها با سرعت زیاد به هدف برخورد می کنند . پرتوهای X در نقطه ی برخورد تولید شده و در تمام جهات منتشر می شوند. اگر e بار الکترون ( 19-10×6/1 کولمب ) و V ولتاژ دو سر الکترودها باشد ، در این صورت انرژی جنبشی ( بر حسب ژول ) الکترونها هنگام برخورد از معادله ی زیر به دست می آید.
( 3 ـ 1 )
که در آن m جرم الکترون ( kg 31- 10×11/9 ) و V سرعت آن بر حسب متر بر ثانیه درست پیش از برخورد است . در لامپی با ولتاژ 30000 ولت ، این سرعت نزدیک به سرعت نور است . بیشتر انرژی جنبشی الکترونهایی که به هدف برخورد می کنند به حرارت تبدیل شده و کمتر از یک درصد از این انرژی به پرتوهای X تبدیل می شود.
هنگامی پرتوهای خارج شده از هدف ، مورد واکاوی قرار گیرند ، آشکار می شود که مجموعه ای از طول موجهای گوناگون هستند ، و تغییرات شدت با طول موج ، به ولتاژ لامپ بستگی دارد .
شدت تا طول موج ویژه ای صفر است که به آن حد طول موج کوتاه می گویند، سپس بسرعت تا بیشینه ای افزایش می یابد و آنگاه بدون هیچ مرز مشخصی در ناحیه ی طول موجهای بلند کاهش می یابد . هنگام افزایش ولتاژ لامپ ، شدت تمام طول موجها افزایش یافته و مرز طول موج کوتاه و مکان بیشینه به سوی طول موجهای کوتاهتر
تغییر مکان می دهد .
تابشی با این منحنی ها نشان اده شده را تابش چند رنگ ، پیوسته ، و یا سفید گویند ، زیرا مانند نور سفید از پرتوهایی با طول موجهای گوناگوی ساخته شده است . تابش سفید را تابش ترمزی نیز گویند که واژه ای آلمانی است ، زیرا از شتاب کاهش یافته ای الکترونها ناشی می شود.
طیف پیوسته ، از کند شدن سریع الکترونهای برخورد کننده به هدف ناشی می شود ، زیرا همانگونه که در بالا گفته شد ، هر بار کند شونده ، انرژی آزاد می کنند . در هر صورت ، تمام الکترونها به یک صروت کند نمی شوند ، برخی در یک برخورد متوقف شده و تمام انرژی خود را یکباره از دست می دهند ، در حالی که دیگر الکترونها به وسیله ی اتمهای هدف به این سو و آن سو منحرف شده ، و به دنبال آن ، بخشهایی از انرژی جنبشی خود را بتدریج از دست می دهند تا تمام آن مصرف شود . الکترونهایی که در یک برخورد متوقف شده و به فوتونهالی با بیشینه یا انرژی ، یعنی به پرتوهای X با کمینه ی طول موج ، تبدیل می شوند . این الکترونها ، تمام انرژی eV خود را به انرژی فوتونی تبدیل کرده و می توان نوشت: