Рентгеновское излучение Опции

[nikolas_osu]

Вопрос такой: почему некоторые материалы (например, свинцовое стекло) ослабляют рентген излучение, с высокой энергией квантов, сильнее, чем видимый свет, энергия квантов которого существенно меньше.

[Tanya]

Вопрос такой: почему некоторые материалы (например, свинцовое стекло) ослабляют рентген излучение, с высокой энергией квантов, сильнее, чем видимый свет, энергия квантов которого существенно меньше.

Это в книжках когда-то было написано... старинных. Вроде бы назывались - учебники, или вроде того...
Счас Вам напишут подробно всю теорию и про Оже... тоже.

[Black Pahan]

Рентген-излучение ослабляется пропорционально атомному номеру вещества ему препядствующего.
В таблице Менделеева все элементы дальше свинца (редкоземельные OR радиоактивные OR дорогие). Поэтому и пользуют свинцовое стекло.
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%...%BD%D0%B8%D0%B5

[Alex255]

Вопрос такой: почему некоторые материалы (например, свинцовое стекло) ослабляют рентген излучение, с высокой энергией квантов, сильнее, чем видимый свет, энергия квантов которого существенно меньше.

Ситуация примерно следующая.
Для рентгена свинцовое стекло просто более плотная среда, чем обычное кварцевое или щелочное (большая плотность электронов). Энергия рентгена такова (10-100кэВ типично), что для большинства электронных состояний существуют (при увеличении энергии на энергию x-кванта) другие разрешеные состояния, то есть почти все электроны участвуют в ослаблении. Плюс квазиупругое рассеяние. Плюс толщина стекла 2см и более (не об электронной ли микроскопии речь?).
Другое дело оптический диапазон. Энергия связи в стеклах (эквивалент запрещенной зоны в некотором роде) 4-10 эВ, что заметно больше энергии оптических квантов. Не говоря уже о внутренних электронах. Процессы здесь существенно квантовые. Вот и результат.

Сообщение отредактировал Alex255 - Dec 26 2007, 06:26

[nikolas_osu]

Если я правильно понял то у рентген квантов энергия достатчна что бы взаимодействовать с электронами стекла и тем самым происходит ослабление излучения, а у квантов видимого света энергия для эого недостаточна. Но тогда почему это свойственно свинцовому стеклу а обычному нет.

[Tanya]

Если я правильно понял то у рентген квантов энергия достатчна что бы взаимодействовать с электронами стекла и тем самым происходит ослабление излучения, а у квантов видимого света энергия для эого недостаточна. Но тогда почему это свойственно свинцовому стеклу а обычному нет.

Ключевое слово - сечение...

[Alex255]

Ключевое слово - сечение...

Это не ключевое. Это лишь средство описания, которое складывается из свертки плотностей состояний до и после взаимодействия и вероятности самого взаимодействия. Вероятность взаимодействия уменьшается примерно обратно пропорционально энергии, и критическим в данном случае является энергетический спектр, или энергетическая структура тела (зонная стр-ра если так понятнее) которая и определяет плотности состояний (как функции импульса прежде всего, или, в изотропном теле - энергии) а те в свою очередь определяют свертку. Для опт. квантов плотности не имеют пересечения (при сдвиге на энергию опт. кванта ессно), поэтому свертка практически равна нулю.

[nikolas_osu]

Разясни, пожайлусто, попроще

[ryhor]

Разясни, пожайлусто, попроще

Сечение - ключевое слово - это если проще, а если сложнее товарищ выше излил поток мыслей, который был бы замечательным если бы текст был написан немного более подробно и более короткими посылками

[Alex255]

Разясни, пожайлусто, попроще

Попробую попроще
Энергетическую структуру атома водорода знаете? Это набор уровней (энергетических) разнесенных на определенную энергию. Возможные переходы (и соответственно возможные взаимодействия)
- переходы с уровня на уровень
- переход с уровня в "вакуум" т.е. отрыв от атома.

Подобная энергетическая структура присуща и всем остальным атомам, только уровней побольше будет.
Далее. При сближении атомов (образовании кристалла, или стекла) уровни ращепляются образуя энергетические зоны. Но в стеклах можно считать ращепление не слишком большим, то есть зоны не слишко широкие. Т.е. грубо говоря возможные переходы близки к атомным. Кроме того, в твердом теле есть энергия выхода (> 3-4эВ) - необходимая для отрыва (в "вакуум") - это принципиальное отличие от атомов. Энергии необходимые для переходов в основном >2-3эВ. У оптических квантов ее не хватает.

Сечение - ключевое слово - это если проще, а если сложнее товарищ выше излил поток мыслей, который был бы замечательным если бы текст был написан немного более подробно и более короткими посылками

Сечение это для тех кто более ничего не знает
Может объсните что это такое?

Может так понятней будет

Эскизы прикрепленных изображений

 

[nikolas_osu]

Про энергетеческие зоны все понятно, но не понятно почему кварцевое стекло пропускает рентген, а свинцовое нет.

Сообщение отредактировал nikolas_osu - Dec 27 2007, 07:40

[blackfin]

...не понятно почему кварцевое стекло пропускает рентген, а свинцовое нет.

Ключевые слова:

1. Механика.
2. Теория поля.
3. Квантовая механика.
4. Квантовая электродинамика.
5. Статистическая физика.
8. Электродинамика сплошных сред.

[Alex255]

Про энергетеческие зоны все понятно, но не понятно почему кварцевое стекло пропускает рентген, а свинцовое нет.

Интенсивность взаимодействия грубо говоря обратно пропорциональна плотности электронов. Кварцевое стекло тоже несколько ослабляет рентген, но хуже - настолько насколько меньше эта самая плотность. В кремнии и кослороде порядка 30 электронов на атом, у свинца - почти 200. При этом упаковка атомов и в том и в другом случае примерно одинакова.

Ключевые слова:

1. Механика.
2. Теория поля.
3. Квантовая механика.
4. Квантовая электродинамика.
5. Статистическая физика.
8. Электродинамика сплошных сред.

Не-а.
1. Физика твергого тела.
2. Электродинамика.
Вполне достаточно

[Tanya]

Интенсивность взаимодействия грубо говоря обратно пропорциональна плотности электронов. Кварцевое стекло тоже несколько ослабляет рентген, но хуже - настолько насколько меньше эта самая плотность. В кремнии и кослороде порядка 30 электронов на атом, у свинца - почти 200. При этом упаковка атомов и в том и в другом случае примерно одинакова.
Не-а.
1. Физика твергого тела.
2. Электродинамика.
Вполне достаточно

А зачем первый пункт? Вы так и ядерные уровни будете в зоны упаковывать? А если раствор соли свинца, то как тогда объяснить без "твергого" тела? Подсказка - стекло является жидкостью...
А почти 200 - это сколько? Вы с нуклонами не путаете? А в "кослороде"?

[Николай Z]

Про энергетеческие зоны все понятно, но не понятно почему кварцевое стекло пропускает рентген, а свинцовое нет.

Cудя по Вашим вопросам - самый простой ответ будет таким:
Потому что в кварцевом стекле нету свинца...

Примерно так же как лист алюминия и лист свинца - тоже по разному остабляют излучение. Свинцовый - лучше...

[blackfin]

...самый простой ответ будет таким:
Потому что в кварцевом стекле нету свинца...

Долго думали? Наверно, моск сломали..

Сообщение отредактировал blackfin - Dec 28 2007, 09:15

[Alex255]

А зачем первый пункт? Вы так и ядерные уровни будете в зоны упаковывать? А если раствор соли свинца, то как тогда объяснить без "твергого" тела?

Первый пункт затем, что стекло твердое тело. Это так непонятно?
Ядерные уровни здесь не причем. Посмотрите характерные энергии связи на нуклон. Причем ядерные уровни также ессно ращепляются, но, поскольку нуклонов в ядре несколько меньше чем атомов (типично) в твердом теле, то зоной в этом случае ращепление назвать не совсем корректно. Кроме того, если не ошибаюсь, эти уровни многократно вырождены, расщепление происходит по магнитному моменту уровня в магнитном поле (ЯМР).
А вот если вопрос был бы про раствор, тогда бы о нем родимом и поговорили бы.

[MaslovVG]

Первый пункт затем, что стекло твердое тело. Это так непонятно?
Ядерные уровни здесь не причем. Посмотрите характерные энергии связи на нуклон. Причем ядерные уровни также ессно ращепляются, но, поскольку нуклонов в ядре несколько меньше чем атомов (типично) в твердом теле, то зоной в этом случае ращепление назвать не совсем корректно. Кроме того, если не ошибаюсь, эти уровни многократно вырождены, расщепление происходит по магнитному моменту уровня в магнитном поле (ЯМР).
А вот если вопрос был бы про раствор, тогда бы о нем родимом и поговорили бы.

Ядерные уровни это уже гамма излучение. На легких вешествах энергия отрыва электрона даже внутренних уровней меньше рентгеновских квантов. Жесткий рентген получают облучением высокоэнергетическими эллектронами тяжелых металлов.
Осюда и высокая проникаюшая способность жесткого рентгена. (Осутсвие линий поглощения в легких вешесвах.) Мягкий рентген сильно поглощается даже воздухом.

[Tanya]

Первый пункт затем, что стекло твердое тело. Это так непонятно?
Ядерные уровни здесь не причем. Посмотрите характерные энергии связи на нуклон. Причем ядерные уровни также ессно ращепляются, но, поскольку нуклонов в ядре несколько меньше чем атомов (типично) в твердом теле, то зоной в этом случае ращепление назвать не совсем корректно. Кроме того, если не ошибаюсь, эти уровни многократно вырождены, расщепление происходит по магнитному моменту уровня в магнитном поле (ЯМР).
А вот если вопрос был бы про раствор, тогда бы о нем родимом и поговорили бы.

1. Стекло жидкое. Это понятно?
2. Странные вещи Вы пишите. Электроные уровни отдельных атомов формируют зоны, а ядерные нет?
3. Про ЯМР Вы зря...
4. Жидкость (стекло) и есть раствор... Но взаимодействие излучения с электронами об этом не знает..

[Alex255]

1. Стекло жидкое. Это понятно?
2. Странные вещи Вы пишите. Электроные уровни отдельных атомов формируют зоны, а ядерные нет?
3. Про ЯМР Вы зря...
4. Жидкость (стекло) и есть раствор... Но взаимодействие излучения с электронами об этом не знает..

Похоже с основами у Вас не очень...
1. Объективный параметр (число!), указывающий на то что стекло (при комнате) жидкое - в студию! В любом случае оно полностью попадает под крылышко ФТТ (существенно в данном случае наличие хим. связи).
2. Читать надобно внимательней. В зоне тв. тела число уровней имеет порядок числа валентных электронов - скажем 10^23, и расстояния между ними практически всегда горазда меньше kT. B ядрах, тем более легких это мягко говоря не так. А кроме того, я ж говорил - вырождение, может Вы не знаете что это такое?
3. Что такое ЯМР Вы не знаете, это ясно.
4. Раствор Вы понимаете в бытовом смысле очевидно. Стекло - это ионное СОЕДИНЕНИЕ, какой тут раствор (не путать с понятием "твердый раствор").

[blackfin]

Ядерные уровни это уже гамма излучение.

Не обязательно..
Ротационная энергия возбуждения первого ротационного уровня у ядер редкоземельных элементов ~100 кэВ.

Сообщение отредактировал blackfin - Dec 28 2007, 11:40

[Tanya]

Похоже с основами у Вас не очень...
1. Объективный параметр (число!), указывающий на то что стекло (при комнате) жидкое - в студию! В любом случае оно полностью попадает под крылышко ФТТ (существенно в данном случае наличие хим. связи).
2. Читать надобно внимательней. В зоне тв. тела число уровней имеет порядок числа валентных электронов - скажем 10^23, и расстояния между ними практически всегда горазда меньше kT. B ядрах, тем более легких это мягко говоря не так. А кроме того, я ж говорил - вырождение, может Вы не знаете что это такое?
3. Что такое ЯМР Вы не знаете, это ясно.
4. Раствор Вы понимаете в бытовом смысле очевидно. Стекло - это ионное СОЕДИНЕНИЕ, какой тут раствор (не путать с понятием "твердый раствор").

Нет слов...

[blackfin]

Нет слов...

Кстати.. Как-то по каналу "Дискавери" озвучили забавный факт.
Со временем, обычное оконное стекло установленное в обычную оконную раму утолщается снизу.

[Guest_TSerg_*]

Кстати.. Как-то по каналу "Дискавери" озвучили забавный факт.
Со временем, обычное оконное стекло установленное в обычную оконную раму утолщается снизу.

Обычное оконное стекло, на самом-то деле - жидкость.
Просто с большой вязкостью.
Примерно, после 10 лет стояние в оконной раме происходит его заметное оплывание.

[Alex255]

Нет слов...

Ессно нет... Для этого знать нужно

Обычное оконное стекло, на самом-то деле - жидкость.
Просто с большой вязкостью.
Примерно, после 10 лет стояние в оконной раме происходит его заметное оплывание.

И вы сами это замечали? Я - нет. Даже после 30ти лет. В одно стекло нельзя войти дважды® С вашей точки зрения все кругом - жидкость. Плаваете вы.

Обсудить что такое стекло и чем оно отличается от аморфного состояния можно, но это другая тема. Надеюсь я дал ответ на заданный автором темы вопрос.

Всех с Наступающим!

[nikolas_osu]

Надеюсь я дал ответ на заданный автором темы вопрос.

Да. Огромное спасибо за ответ.

Всех с наступающим Новам годом!

[blackfin]

Не знаю, чем может помочь ФТТ при описании рассеяния рентгена с энергией > 100 Кэв, но в "Кратком справочнике инженера-физика" от 1961 года под редакцией Н.Д.Федорова, Гос. Атом. Издат., на стр. 174 написано буквально следующее:

"Ослабление γ-излучения в веществе обусловлено тремя основными процессами взаимодействия:

1. Фотоэлектрический эффект (поглощение γ-кванта с испусканием электрона) играет основную роль при малых энергиях излучения. Сечение процесса пропорционально Z^5 (Z - атомный номер).

2. Образование пар электрон-позитрон (при энергии γ-излучения, большей 1.02 Мэв) в результате поглощения фотона. С увеличением энергии γ-квантов сечение реакции увеличивается. Сечение пропорционально Z^2 (Z - атомный номер).

3. Комптоновское рассеяние (γ-квант передает часть своей энергии электрону атома).
Энергия рассеянного фотона E' связана с углом рассеяния θ и начальной энергией E соотношением: E' = E/(1+(1-cosθ)*E),
(E' и E в единицах m*c^2 - массы покоя электрона). Сечение рассеяния пропорционально Z (Z - атомный номер).

На рис. 5 приведены сечения рассеяния и поглощения для некоторых элементов: Al и Pb.

Полный коэффициент поглощения γ-излучения:

μ = μ_фот + μ_пар + μ_компт."

Добавлю, что формулы для расчета всех трех типов взаимодействия излучения с веществом можно получить в рамках КЭД.

См. например, ЛЛ, КЭД (том. 4):

1. стр. 246, §57. "Фотоэффект. Релятивистский случай". Формула (57.12)
2. стр. 463, §94. "Образование пар фотоном в поле ядра." Формула (94.10)
3. стр. 402, §86. "Рассеяние фотона электроном". Формула (86.9)

Все это, естественно, не поможет, если Вы не знаете, что такое сечение реакции.

[Alex255]

Не знаю, чем может помочь ФТТ при описании рассеяния рентгена с энергией > 100 Кэв,

И я не знаю
1. Читайте вопрос заданный автором
2. Рентген начинайтся совсем не со 100кэВ. Я бысказал со 1000эВ. И там ФТТ очень даже причем.
3. Не забывайте, что тема касается не только рентгена, но и оптики. ФТТ не причем?
4. Еще раз см. п. 1.

[blackfin]

2. Рентген начинайтся совсем не со 100кэВ. Я бысказал со 1000эВ. И там ФТТ очень даже причем.

Ну, хорошо, пусть ФТТ "при чем".

Сможете с помощью одной только ФТТ и не пользуясь экспериментально полученными спектрами поглощения кварцевых стекол оценить количественно разницу в поглощении рентгена с энергией 1 Кэв для двух кварцевых стекол легированных, скажем, иттрием Y (Z=39) и свинцом Pb (Z=82) при равной концентрации атомов примесей Y и Pb?

PS. Абсолютные величины коэффициента поглощения можете не вычислять, только относительные.

Сообщение отредактировал blackfin - Dec 29 2007, 08:58

[vvs157]

Обсудить что такое стекло и чем оно отличается от аморфного состояния можно, но это другая тема. Надеюсь я дал ответ на заданный автором темы вопрос.

В стекле отсутствует дальний порядок как и в аморфном веществе. И с этой точки зрения они сходны для дифракции рентгена - то есть у них нет дифракционных пиков, а есть только гало. Но у стекла ко всему прочему нет температуры плавления, которая есть у аморфного вещества. И как бы Вам это не казалость странным, стекло от жидкости вы не отличите. Если нагреть обычное стекло то оно становится таким же, как вязкая жидкость. По мере охлаждения вязкость растет.
По-поводу свинцового стекла и рентгена. Так как плотность свинцового стекла выше, чем простого, то и ослабление рентгена у него более высокое. Никакого резонансного поглащения там нет, иначе оно бы не работало в широком диапазоне как белого, так и характеристического излучения рентгеновских трубок.

[Tanya]

В стекле отсутствует дальний порядок как и в аморфном веществе. И с этой точки зрения они сходны для дифракции рентгена - то есть у них нет дифракционных пиков, а есть только гало. Но у стекла ко всему прочему нет температуры плавления, которая есть у аморфного вещества. И как бы Вам это не казалость странным, стекло от жидкости вы не отличите. Если нагреть обычное стекло то оно становится таким же, как вязкая жидкость.

Так я и знала, что без параметра порядка в этой ветке не обойдется ... сдерживалась...
А спиновые стекла будем обсуждать?
А обычное оконное потому от жидкости не отличается, что является жидкостью, пока не начнется процесс кристаллизации - так наз. "расстекловывание". Но его ждать намного дольше, чем для меда....
Всего самого сладкого, читающим эту ерунду в Новом Году.

[vvs157]

А спиновые стекла будем обсуждать?

А зачем нам тут магнитные свойства? Тут бы с Рентгеном и окнами прозрачности разобраться....