Structura fina a radiatiei X caracteristice a unei anode de aur

Structura fina a radiatiei X caracteristice a unei anode de aur

Experimentul Structura fina a radiatiei X caracteristice a unei anode de aur demonstreaza structura fina a liniilor L ale aurului. Datorita divizarii nivelurilor de energie, sunt vizibile aproximativ 10 tranzitii (Lα1-2, Lβ1-4, Lγ1-3, Ll, Lν), care pot fi folosite pentru evaluarea pozitiei nivelelor de energie si pentru a evidentia tranzitiile permise si interzise.

Obiectivele experimentului:

• Inregistrarea spectrului unei anode de aur.
• Investigarea structurii seriei L.
• Determinarea divizarii straturilor L.

Principii:

Radiatia caracteristica de raze X apare pe fondul continuu al bremsstrahlung-ului (rezultat din accelerarea electronilor pe anod) sub forma de spectru liniar. Pentru a intelege aparitia liniilor radiatiei caracteristice de raze X, se analizeaza un atom din materialul anodei. Atomul este inconjurat de electroni care ocupa nivele discrete de energie. Un electron accelerat de la catod spre anod poate sa scoata un electron din straturile interioare ale atomului (daca energia cinetica a electronului accelerat este mai mare decat energia de legatura a electronului din invelis). In spectroscopia de raze X, straturile sunt denumite K, L, M etc., iar sub-straturile sunt denumite, de exemplu, L1, L2, L3 etc.

Locul electronului scos este ocupat de un gol (vacanta). Starea acestui atom este analoga cu (cu exceptia semnului) a unui atom cu un singur electron, in care electronul ar ocupa locul golului. Deci, atomul cu gol poate fi tratat ca un atom cu un singur electron. Golul este umplut de un electron din straturile superioare. La trecerea de la un nivel superior la un nivel inferior, este emis un foton al carui energie corespunde diferentei de energie dintre cele doua nivele. Exista tranzitii permise intre nivele, rezultand din regulile de selectie ale numerelor cuantice (cum ar fi ΔL=±1, Δj=0,±1).

Exista o structura fina a straturilor in sub-straturi. Aceasta structura fina a starilor este explicata prin cuplajul spin-orbita al atomului (L2 (2P1/2) si L3 (2P3/2) formeaza astfel o structura fina). Acest lucru este analog cu cele doua linii galbene D1 si D2, cunoscute din spectroscopia cu ajutorul unei lame de sodiu. Deoarece tranzitiile care afecteaza divizarea structurii fine sunt foarte aproape una de cealalta, acestea pot fi masurate doar cu o rezolutie suficienta a aparatului de raze X.

Tranzitiile permise sunt reprezentate prin schema de termeni. Se observa ca stratul M si stratul N se impart in 5 sub-straturi, deoarece si alte stari pot fi ocupate.