Spettroscopia Atomica a Raggi X

SPETTROSCOPIA ATOMICA A RAGGI X

SI BASA SU MISURE DI EMISSIONE, ASSORBIMENTO, DIFFUSIONE, FLUORESCENZA E DIFFRAZIONE DI RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA.UTILIZZO: DETERMINAZIONE QUALITATIVA E QUANTITATIVA DI TUTTI GLI ELEMENTI CON NUMERO ATOMICO MAGGIORE DI QUELLO DEL SODIO (₁₁).

RAGGI X:

RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA A BASSA λ PRODOTTA DALLA DECELERAZIONE DI ELETTRONI AD ALTA ENERGIA O DA TRANSIZIONI ELETTRONICHE CHE COINVOLGONO ELETTRONI DI ORBITALI ATOMICI INTERNI.L'INTERVALLO DI λ DEI RAGGI X È COMPRESO TRA 10^-5 Å E 100 Å.

Spettroscopia Atomica a Raggi X

si basa su misure di emissione, assorbimento, diffusione, fluorescenza e diffrazione di radiazione elettromagnetica.

Utilizzo: determinazione qualitativa e quantitativa di tutti gli elementi con numero atomico maggiore di quello del sodio (₁₁).

Raggi X

• Radiazione elettromagnetica a bassa λ
• Prodotta dalla decelerazione di elettroni ad alta energia o da transizioni elettroniche che coinvolgono elettroni di orbitali atomici interni.
• L’intervallo di λ dei raggi X è compreso tra 1^-5 Å e 100 Å.

Emissione Di Raggi X

1. BOMBARDANDO UN METALLO CON UN FASCIO DI ELETTRONI AD ALTA ENERGIA;
2. ESPONENDO UNA SOSTANZA AD UN FASCIO DI RAGGI X, PRODUCENDO PER FLUORESCENZA UN FASCIO SECONDARIO DI RAGGI X;
3. PER DECADIMENTO DI UNA SORGENTE RADIOATTIVA CHE PORTA ALL'EMISSIONE DI RAGGI X;
4. SORGENTE DI RADIAZIONE DI SINCROTRONE.

Le sorgenti di raggi X producono di spettri continui che ai raggi. Le radiazione continue e detta radiazione bianca.

SPETTRI CONTINUI: DA SORGENTI A FASCIO DI e^-

In un tubo a raggi X, gli elettroni, prodotti per riscaldamento del catodo vengono accelerati verso l'anodo. In seguito alla collisione, una parte dell'energia del fascio elettronico è convertita su raggi X.

Lo SPETTRO X CONTINUO è caratterizzato da un limite inferiore di lunghezza d'onda (_{λ) che dipende dal POTENZIALE DI ACCELERAZIONE, V.}

La RADIAZIONE CONTINUA emessa da una sorgente a fasci di elettroni e originata dalla collisione tra gli elettroni del fascio e gli atomi del materiale bersaglio. Ad ogni collisione l'elettrone viene decelerato e viene prodotta un fotone.

di energia corrispondente ai raggi X: l'energia del

fotone X risulta uguale alla differenza tra l'energia

cinetica dell'elettrone prima e dopo la collisione.

L'energia massima ottenibile per l'elettrone rimasto

corrisponde alla decelerazione istantanea dell'

elettrone ad energia cinetica nulla in una sola

collisione. Per tale evento possiamo scrivere:

_hν0 = _hc/_λ0 - _{Ve LEGGE DI DUANE-HUNT}

_Ve = energia cinetica di ogni elettrone del fascio

_h = costante di Planck

_c = velocità della luce

_ν0 = frequenza massima della radiazione che

può essere prodotta da un potenziale _V

_λ0 = limite inferiore di lunghezza d'onda per la

radiazione

_λ0 = 12,398/V _{(Assumendo i valori}

_{numerici delle costanti)}

SPETTRI A RIGHE DA SORGENTI A FASCIO DI e⁻

Gli spettri X a righe consistono di serie di righe. Al gruppo a 2 interazioni è detto

SERIE K

. Gli elementi con numero atomico < 23 producono solo la serie K.

il potenziale minimo di accelerazione richiesto per l'eccitazione delle righe di ogni elemento aumenta con il numero atomico.

Gli spettri X a righe derivano dalle transizioni elettroniche che coinvolgono gli orbitali atomici più interni. La serie K a basse Z è prodotta quando gli elettroni ad alta energia che provengono dal catodo espellono elettroni dagli orbitali più vicini al nucleo dell'atomo bersaglio. Le collisioni producono ioni eccitati i quali emettono quanti di radiazione X quando gli elettroni dagli orbitali più esterni subiscono transizioni sugli orbitali resi vacanti.

Le righe della serie K coinvolgono transizioni elettroniche tra livelli energetici più elevati e lo stretto K. La serie di righe L si ottiene dalla transizione di un elettrone del livello con numero quantistico principale 2 o 3 come conseguenza di una collisione con un elettrone emesso dal catodo. Sia seguito alle transizioni di più elettroni al livello K, che è associato alla produzione di un quanto di radiazione K.

Le differenze di energie tra i livelli aumentano

4

SPETTRI DA SORGENTI RADIOATTIVE

I raggi gamma sono indistinguibili dai raggi X e sono prodotti in seguito a reazioni nucleari reali. Processi di emissione α e β lasciano un nucleo in uno stato eccitato. Il nucleo emette raggi gamma quando ritorna allo stato fondamentale. Anche la cattura elettronica o cattura K produce radiazioni X. Questo processo coinvolge la cattura di un elettrone K da parte de