22.11.10

Łukasz Jońca

Zespół 4.

Grupa 2.2

Wydział Inżynierii Materiałowej

Ćwiczenie nr 5

Badanie promieniowania rentgenowskiego

!. Wstęp

Celem ćwiczenia było zbadanie widma emisyjnego promieniowania rentgenowskiego powstającego w lampie z antykatodą miedzianą dla różnych napięć i przy wykorzystaniu filtru niklowego oraz bez niego.

2. Układ pomiarowy

1 - lampa rentgenowska

2 - kolimator

3 - kryształ analizatora

4 - detektor promieniowania

Parametry pomiaru:

Widmo było mierzone dla kątów 4^o ≤ θ ≤ 24^o co 0,1­_­^o

Czas pomiaru: 1s

Powyższy pomiar został przeprowadzony dla napięć przyspieszających od 14 kV do 24 kV (co 2 kV), a po założeniu filtru niklowego przeprowadzono jeszcze 3 pomiary.

Wyniki zaimportowano oraz opracowano w programie „Origin”.

3. Opracowanie wyników

Wyznaczenie długości granicznej
i energii granicznej
widma ciągłego

Z prawa Bragga otrzymujemy wzór:
, a więc

gdzie n=1

d=0,2014 nm

Po obliczeniu długości
, możemy policzyć
ze wzoru:

przy czym należy pamiętać o zamianie jednostek:

Tabela dla krawędzi widma ciągłego:

U [kV]	[º]	l [nm]	E [keV]
14	12,2	0,09	14,58
16	10,2	0,07	17,40
18	9,4	0,07	18,86
20	8,8	0,06	20,14
22	6,8	0,05	26,02
24	6,3	0,04	28,07
14 Ni	12,1	0,08	14,70
16 Ni	10,3	0,07	17,23
18 Ni	9,3	0,07	18,66

Wyznaczenie
i
dla linii charakterystycznych

Tutaj sposób liczenia jest analogiczny do poprzedniego:

K_beta

U [kV]	[ş]	l [nm]	E [keV]
14	19,6	0,14	8,86
16	19,6	0,14	8,86
18	19,6	0,14	8,86
20	19,6	0,14	8,86
22	19,5	0,13	9,54
24	19,6	0,14	8,86

Średnia długość fali: 0,14 nm

Średnia wartość energii: 8973 eV

Błąd energii liczę korzystając z metody różniczki zupełnej:

, gdzie za
przyjąłem 0,3º

a więc:

K_{(alfa1 + alfa2)}

U [kV]	[º]	l [nm]	E [keV]
14	21,9	0,15	8,27
16	21,9	0,15	8,27
18	21,8	0,15	8,27
20	21,8	0,15	8,27
22	21,8	0,15	8,27
24	21,8	0,15	8,27
14 Ni	21,8	0,15	8,27
16 Ni	21,9	0,15	8,27
18 Ni	21,8	0,15	8,27

Średnia długość fali: 0,15 nm

Średnia wartość energii: 8270 eV

Wyznaczenie stałej Plancka

Aby wyznaczyć stałą Plancka sporządzono wykres zależności granicy
od odwrotności napięcia przyspieszającego:

Współczynnik kierunkowy b wyniósł

Przyjmujemy, że współczynnik ten odpowiada stałym znajdującym się przy zmiennej 1/U,

a wiec:

dokonując odpowiednich podstawień przekształcam wzór
do postaci

Błąd wyznaczenia stałej Plancka obliczam z różniczki zupełnej:

4. Wnioski

- Wartość wyznaczona Linii K_alfa odbiega w dość dużym stopniu od wartości teoretycznej, jest to prawdopodobnie spowodowane źle dobranymi przybliżeniami

- Przy promieniowaniu elektromagnetycznym należy stosować osłony o dużej liczbie atomowej (bo im więcej jest w materiale elektronów tym więcej fotonów gamma jest pochłanianych)

- Możemy zdejmować widmo energetyczne za pomocą Licznika GM ponieważ mierzy on jedynie wzmocnienia interferencyjne wiązek promieniowania, a nie ich osłabienia.

- Energia i długość fali widm charakterystycznych nie zależały od napięcia przyspieszającego

- Zastosowanie filtru niklowego spowodowało całkowite wyeliminowanie jednej linii widma charakterystycznego i nie wpłynęło na pozostałe widma (filtr wywołał tzw. monochromatyzację przez absorpcję) - drugi pik charakterystyczny pozostał nietknięty ponieważ energia linii K_alfa była zbyt niska, aby wybić elektron z powłoki K niklu

---