CUPRINS

1.Introducere

2.Radiaţia X

2.1– Spectrul radiaţiei electromagnetice

2.2 – Radiaţia X.Definiţie. Proprietăţi         

2.3– Spectre de raze X. Spectrul continuu. Spectrul caracteristic

   2.3.1. Spectrul continuu

   2.3.2.            Spectrulcaracteristic

3.Concluzii

4.Bibliografie

CAPITOLUL 1

La finele secolului al XIX-lea, majoritatea fizicieniloreminenţi, credeau că natura lumii fizice a fost înţeleasă pe deplin iar rolullor era doar acela de a descoperi detalii suplimentare ale fenomenelor dejastudiate şi de a interpreta rezultatele obţinute în urma experimentelor făcutepână la acea dată. Acest sentiment de automulţumire a fost spulberat de o seriefară precedent de descoperiri, realmente epocale, toate făcute într-o perioadăde aproximativ două decenii: undele radio (Hertz în 1887), o întreagă grupă deelemente chimice nedescoperite până atunci (Ramsay, Rayleigh şi Travers între1895 şi 1898), razele X (Roentgen în 1895), radioactivitatea (Bequerel în 1896şi soţii Curie în 1898), electronul (Thomson în 1897), teoria cuantică (Planckîn 1900 şi Einstein în 1901), teoria relativităţii (Einstein în 1905) şiradiaţia cosmică (Hess în 1910).

Descoperirea făcută de Roentgen a fost la fel deimportantă ca oricare dintre acestea iar potenţialul nepreţuit al razelor X afost imediat aplicat, atât în teoria şi practica ştiinţifică, în tehnologie câtşi în medicină. Într-un singur an, de la descoperirea lor, razele X şi-au găsitaplicaţii în radiografia medicală (inclusiv cea stomatologică) şi industrialăprecum şi în fluoroscopie. În multe universităţi şi laboratoare universitare,într-un interval de doar două decenii, existau deja discipline ca difracţiarazelor X şi spectrometria razelor X.

Spectroscopia de raze X datează din 1909, când Barkla agăsit legatura  între radiaţiile Xprovenind de la o probă şi masa atomică a acesteia. În 1913 Moseley a  observat că tranziţiile liniei K într-unspectru de raze X, se deplasează cu aceeaşi cantitate de fiecare dată cândnumărul atomic creşte cu o unitate, stabilind astfel o relaţie între lungimeade undă,  energie şi numărul atomic. Înacest mod el a pus bazele analizei spectrochimice, calitativă şi cantitativă,cu ajutorul razelor X. Considerând că trebuie modificat sistemul periodic, el aanticipat de asemenea, folosirea spectrelor de raze X pentru descoperireaelementelor chimice lipsă.

Jumătate din Premiile Nobel pentru Fizică, din 1914 pânăîn 1924, fiind acordate pentru dezvoltarea razelor X, au rezolvat rapidproblemele de natură tehnică. Totuşi, folosirea pe scară largă a aplicaţiilorrazelor X, a trebuit să aştepte până aproape în prezent dezvoltarea şidisponibilitatea comercială a tuburilor şi generatoarelor de raze X, aechipamentelor electronice de detecţie şi de citire a datelor.

La început, spectroscopia de raze X folosea electronii casursă de excitare, dar cerinţe ca: vid înalt, probe conductoare de electricitateşi volatilitatea probelor, au pus probleme majore acesteia. Pentru apreîntâmpina aceste probleme s-a folosit o sursă de raze X (utilizândfluorescenţa de raze X în probă). Excitarea probei prin această metodă creazăpropriile sale probleme, micşorând eficienţa excitării fotonice şi necesitândaparatură cu componente complexe de detecţie. În ciuda acestor dezavantaje,spectrometria de raze X s-a dovedit a fi, totuşi, cel mai puternic instrumentpentru analize.

Spectrometria de raze X este o metodă importantă deanaliză calitativă şi cantitativă a elementelor componente ale materialelor.Din punct de vedere analitic, privind compoziţia chimică, spectrometria de razeX vizează două aspecte: analiză calitativă şi analiză cantitativă. La rândulei, analiza calitativă are două abordări: se precizează dacă un anumit elementeste prezent în proba analizată sau se determină elementele conţinute în probă.           

Există patru tipuri de spectrometre. Din 1950 până în1960 aproape toate spectrometrele de raze X erau spectrometre cu dispersie dupălungimea de undă. Într-un spectrometru cu dispersie după lungimea de undă, uncristal separă după lungimile de undă componentele radiaţiei de fluorescenţă dela probă, în mod similar cu spectrometrele pentru lumină vizibilă. Alte spectrometrecu raze X disponibile la vremea aceea, erau spectrometrele cu microfascicul deelectroni care folosesc un fascicul de electroni focalizat pentru a excita razeX într-o probă solidă mică. Prima microprobă a fost realizată în 1951 şi adevenit disponibilă din punct de vedere comercial în 1958. În 1970 au apărutspectrometrele cu dispersie după energie care folosesc detectori cu Li-Siliciusau Germaniu. Avantajul acestor instrumente a fost posibilitatea de a măsurasimultan întregul spectru.

Cu ajutorul computerelor, metodele de calcul pot fiîmbunătăţite pentru a extrage individual, intensităţile nete ale razelor X. Dela demonstrarea primelor principii în 1960, până în 1970 când a apărut pe piaţăprimul computer, creşterea puterii de calcul a fost foarte importantă pentruacceptarea acestei tehnologii. Astfel folosind un computer personal cu unhardware ce are largă disponibilitate pe piaţă şi un microprocesor de 32 bit,spectroscopia prin fluorescenţă de raze X a devenit parte din instrumentarul delaborator standard, la nivel industrial, folositor şi complementar celorlalte tehnici. Cu toate că spectroscopiaprin fluorescenţă de raze X nu mai este privită ca o tehnică de detecţie nouă,continua ei evoluţie redefineşte permanent rolul acestei importante metode deanaliză.

CAPITOLUL 2

2.1. Spectrulradiaţiei electromagnetice

Radiaţia poate fi definită ca energie emanată de o sursăîn spaţiu sub formă de unde sau particule care se mişcă în linii drepte petraiectorii divergente. Totodată, radiaţia sub formă de particule încărcate cusarcină electrică, poate fi deviată de pe traiectoria sa liniară, de câmpuri denatură electrică şi/sau magnetică.

Toate tipurile de radiaţie au o natură duală, anumiteproprietăţi ale acestora fiind explicate mai bine dacă sunt tratate din punctde vedere corpuscular, alte proprietăţi găsindu-şi o mai bună explicaţie fiindtratate sub formă de undă. Acesta este motivul pentru care s-a dovedit a ficonvenabilă clasificarea radiaţiilor electromagnetice în aceste două categorii.

Radiaţiile de tip corpuscular sunt radiaţiile alfa () sau nucleul heliului (), radiaţiile beta () sau electronul (), pozitronii sau electronii încărcaţi pozitiv (), neutronii () şi radiaţiile cosmice primare, ce sunt formate în mareparte din protoni cu energie înaltă () care sunt nuclee de hidrogen ().

Regiunea vizibilă (4000Å–7500Å) este definită derăspunsul vizual uman. Regiunea gamma () cuprinde radiaţie electromagnetică de energie înaltă, cuoriginea în nucleele atomilor în curs de dezintegrare radioactivă. Radiaţiacosmică secundară rezultă din interacţia radiaţiei cosmice primare (de naturăcorpusculară) cu materia terestră. Celelalte regiuni spectrale sunt definiteoarecum arbitrar, pe baza lungimii de undă sau, mai realistic, pe tehnologiafolosită pentru generare, transmitere şi detecţie.

2.2. Radiaţia X. Definiţie. Proprietăţi

RadiaţiileX sunt radiaţii electromagnetice cu o putere de penetrare invers proporţionalăcu lungimea de undă. Cu cât lungimea de undă este mai mică, cu atat puterea depenetrare este mai mare. Cele mai lungi, apropiate de banda razelorultraviolete sunt cunoscute sub denumirea de radiaţii X moi. Cele mai scurte,apropiate de radiaţiile gamma, se numesc radiaţii X dure. Razele X mai pot fi definite ca radiaţii electromagneticecu lungimea de undă de la pană la Å, ce sunt produse la decelerarea electronilor de energieînaltă şi/sau de tranziţiile electronilor de pe orbitele interne ale atomilor.Radiaţia de 10^-5Å este produsă în betatroni care operează cu energiide 1GV, cea de 100Å reprezintă banda a spectrului celor mai uşoare elemente. În spectrometriaconvenţională cu raze X regiunea spectrală de interes este de la 0,1Å (U) până la 20Å (F). În spectrometria ultafină cu raze X regiunea deinteres se află între 10Å şi 100Å (Be).