2. Nhiễu xạ tia X, phương trình Vulf – Bragg
2.2. Tạo nguồn ti aX
Tia X được tạo ra khi các điện tử với tốc độ lớn bị kìm hãm bởi một vật chắn. Rơnghen phát hiện chỗ phát tia X chính là chỗ có chùm điện tử đập vào, và ông đã tạo ra ống phát tia Rơnghen. Ngày nay, ống phát tia Rơnghen ngày càng được hoàn thiện hơn nhưng chúng đều có những bộ phận chính sau:
Hai điện cực Catot và Anot đặt trong ống thủy tinh bằng thạch anh có chân không cao (10-6 – 10-7 mmHg).
Catot K thường được làm bằng dây Vonfram và phát ra chùm điện tử khi được đốt nóng.
Anot là một đĩa cũng được làm bằng Vonfram hay Platin. Người ta đặt vào anot một điện áp rất cao (hàng trăm kV).
Chùm tia điện tử phát ra từ catot được gia tốc do điện áp lớn ở Anot sẽ bay về phía anot với vận tốc lớn. Khi các điện tử có động năng lớn va đập vào anot phần lớn năng lượng sẽ biến thành nhiệt năng, chỉ có một phần rất nhỏ <
1% được chuyển thành tia 10. Do vậy cần phải làm nguội ống phát Rơnghen bằng nước.
Tia Rơnghen phát ra từ các ống phát thường là các bức xạ liên tục gồm nhiều bước sóng khác nhau do các điện tử mất năng lượng trong một loạt va chạm với các nguyên tử anot, vì mỗi một điện tử mất năng lượng theo cách khác nhau cho nên các bước sóng tia x cũng khác nhau.
Tùy theo từng điều kiện nhất định (điện thế anot, chất liệu làm anot…) có thể thu được các bức xạ hầu như đơn sắc gọi là các tia Rơnghen đặc trưng.
Hình 3.12: Sơ đồ nguyên tắc ống phát tia Rơnghen.
Các vạch đặc trưng khác nhau sẽ tương ứng với các dịch chuyển điện tử giữa các mức năng lượng và được ký kiệu là K, L, M theo mô hình cấu trúc nguyên tử của Bohr.
Hình 3.13: Mô hình nguyên tử và sự tạo thành tia X đặc trưng. K K , L Một số kim loại làm vật liệu anot sẽ cho các vạch đặc trưng sau:
Mg - K = 0,95 Ao. Fe - K = 1,7 Ao. Cu - K = 1,5 Ao. Ag - K = 0,7 Ao. W - K = 0,5 Ao.
Trong nghiên cứu bằng nhiễu xạ tia X thường chọn tia đặc trưng là K và tia K Cu là bức xạ thường được sử dụng rộng rãi nhất.
Các vạch K có năng lượng lớn hơn so với L và không bị hấp thụ mạnh bởi vật liệu nghiên cứu.