Fakulteti

II BOB. RENTGEN SPEKTRLARI

2.1-§. Spektral asboblar. Spektr turlari

Spektrlar hosil qilish, ulami kuzatish va o‘rganish uchun spektral asboblardan foydalaniladi. Spektrlarni bevosita kuzatishga imkon beradigan spektral asboblar spektroskop deb ataladi. Spektrlar fotosuratini olishga yoki yozib olishga mo‘ljallangan spektral asbob spektrograf deb ataladi. 150- a rasmda prizmali spektroskopning tuzi- lishi, 150- b rasmda esa tashqi ko‘rinishi ko‘rsatilgan. Tekshiriladigan yorug‘lik dastawal 5 manbadan L linza yordamida spektroskopning К kollimatoriga tushadi. Kollimator bir uchida tor S_l tirqish, ikkinchi uchida esa yig‘uvchi L_l linzadan iborat trubadir. Tirqish L_l linzaning fokal tekisligida turadi. Shu sababli tirqish orqali L_l linzaga tushuvchi nurlar dastasi linzadan parallel nurlar dastasi tarzida chiqib, Pprizmaga tusha­di. Prizmada turli to‘lqin uzunlikdagi nurlar turlicha sinadi va spektrga ajraladi. Bu rangli nurlar В ko‘rish trubasining yig‘uvchi linzasiga tushadi. Linzaning fokal tekisligida E ekranjoylashtirilgan. Ekran sifatida xira shisha yoki fotoplastinka olish mumkin. U vaqtda bu spektroskop spektrografga aylanadi. Z₂ linza nurlaming parallel dastalarmi shu ekranga fokuslaydi va ekranda spektr hosil bo‘ladi. Bu spektmi /.. okulyar orqali xuddi lupa orqali ko‘rgandek ko‘rish mumkin.



Yorug‘likning dispersiyasi tufayli hosil qilingan spektr disper­sion spektr deb ataladi.

Barcha spektrlarni bir-biridanjuda katta farq qiladigan uchta asosiy guruhga bo‘lish mumkin. Bular: 1) tutash spektrlar; 2) chiziq-chiziq spektrlar va 3) yo‘l-yo‘l spektrlar.

1. Tutash spektr ranglari biridan ikkinchisiga asta-sekin o‘tib boruvchi tutash yo‘l ko‘rinishida bo‘ladi. Cho‘g‘langan qattiqjism- lar yoki suyuqlik tutash spektrlar chiqaradi va bu spektrjismlaming kimyoviy tarkibiga bog‘liq bo‘lmagan holda bir xil bo‘ladi. Masalan, elektr lampaning volfram tolasi yoki erigan cho‘yan nurlanishdan tutash spektr hosil qilish mumkin. Tutash spektming xarakteri va bunday spektrning mavjudligi nur chiqaruvchi ayrim atomlaming xossalarigagina bog‘liq bo‘lmasdan, balki atomlaming o‘zaro ta’siriga ko‘proq bog‘liqdir.

2. Chiziq-chiziq spektr bir-biridan keng qora oraliqlar bilan ajralgan aniq chega-
ralangan qator rangli chiziqlardan iboratdir. Har bir chiziqqa bitta aniq yorug‘lik
to‘lqin uzunligi mos keladi. Bu spektmi bir- bin bilan o‘zaro ta’sirlashmaydigan uyg‘ongan alohida atomlar chiqaradi. Masalan, atomar holatdagi siyraklashgan gazlar chiziq-chiziq spektmi hosil qiladi. Bunday spektr spektrlaming eng asosiy turidir.

3. Yo‘l-yo‘l spektr alohida guruh bo‘lib joylashgan ko‘p sonli chiziqlardan tuzilgan va bitta yo‘l deb qarash mumkin bo‘lgan rangli yo‘llardan iborat bo‘ladi. Yo‘l-yo‘l spektrlar tarkibida atomlarga parchalanmagan molekulalari bo‘lgan gaz holatidagi moddalardan hosil bo‘ladi. Masalan, oz siyraklangan gazlar elektr razryadi ta’sirida yo‘l-yo‘l spektrlar chiqaradi.

Yorug‘lik chiqarayotgan har qandayjism spektr hosil qiladi, bu spektr nurlanish spektri deyiladi. Har xil moddalardan chiqadigan yorug‘likning spektral tarkibi xilma-xil bo‘ladi.

Agar tutash spektr beruvchi manbadan chiqqan yorug‘lik siyraklashgan gaz yoki bug‘ orqali o‘tkazilib, so‘ngra spektroskop tirqishiga tushirilsa, hosil bo‘lgan spektrda shu gazning nurlanish spektr chiziq (yoki yo‘l)lariga mos keluvchi qora chiziq (yoki yo‘l)lar paydo bo‘ladi. Bunday tur spektrlarga yutilish spektri deb ataladi. qizdirilgan jismdan chiqayotgan nurlami natriy bug‘idan o‘tkazilganda sariq nur sohasida qora chiziqning hosil bo‘lganini kohamiz. Ya’ni, natriy o‘ziga mos keluvchi to‘lqin uzunlikdagi yorug‘likni yutgan. Bunda qizdirilgan jismdan chiqayotgan nur О tirqish orqali chiqib, C alanga yordamida hosil bo‘layotgan natriy bug‘idan o‘tib L linza orqali P prizmaga tushirilganda, prizmadan o‘tgan nur E ekranda D qora chiziqni hosil qiladi.

Yutilish spektrining paydo bo‘lish hodisasini tekshirib, 1859- yilda Kirxgof uning nomi bilan ataladigan quyidagi qonunni kashf etdi: gazlar o‘zlari qanday spektral chiziqlami chiqarsa, xaddi shun- day spektral chiziqlami yutadi.

Quyosh atmosferasi (fotosfera)ning yutish spektri ana shunday yutilish spektriga misol bo‘la oladi. 1817- yilda nemis olimi Fraun- gofer Quyosh spektrini spektroskop yordamida ohganib, spektrda ko‘plab qora chiziqlar borligini kuzatadi. Bu chiziqlar /r«w«go/er chiziqlari deyiladi. Kirxgof bu hodisani yutilish spektrining paydo bo‘lish hodisasi bilan tushuntirib berdi.

Quyoshning nurlanish (chiqarish) spektri uning fotosfera deb ataladigan cho‘g‘langan sirtidan vujudga keladi. Quyoshni pastroq temperaturali va uncha zich bo‘lmagan gaz qobig‘i o‘rab olgan. Bu soha xromosfera deb ataladi. Quyosh nurlari xromosfera va Yer atmosferasi orqali o‘tadi. Bunda xromosfera yoki Yer atmosferasi- da bo‘lgan har bir kimyoviy element o‘zi chiqarishi mumkin bo‘lgan spektr nurlarini yutib qoladi. Buning natijasida ko‘p qora chiziq­lardan iborat yutilish spektri hosil bo‘ladi.


2.2 Rentgen nurlarining amalda qo'llanilishi
Rentgen nurlarining to'lqin xossaga ega ekanligini payqash qiyinligiga uning to'lqin uzunligi nihoyatda qisqa ekanligi sabab bo'ladi. Haqiqatdan ham, to'lqin uzunliklarini o'lchash shuni ko'rsatadiki, odatdagi rentgen trubkalari qo'llanganda biz uzunligi nanometrning o'ndan bir ulushlari bilan o'lchanadigan to'lqinlar bilan, ya'ni ko'zga ko'rinadigan yorug'lik to'lqinlarining uzunligidan ming marta qisqa bo'lgan to'lqinlar bilan ish ko'ramiz.

Davriy sistemadagi turli kimyoviy elementlarning xarakteristik nurianishining to'lqin uzunliklari ham o'shanday tartibda bo'ladi. Har bir element bir necha gruppa xarakteristik nurlar chiqara oladi, atom nomeri kattaroq bo'lgan elementlarga yutilgan sari xarakteristik nurlarning qattiqligi ortadi. Agar qattiq xarakteristik nurlarni o'zaro solishtirsak, to'lqin uzunliklari quyidagicha bo'ladi, Mg uchun 0,95 nm, Fe uchun 0, 17 nrn, Ag uchun 0,05 nm, W uchun 0,018 nm va eng og'ir element bo'lmishlar uchun 0,01 nm. To'lqin uzunligining bunchalik qisqa bo'lishi va shunga yarasha chastotasining nihoyatda katta bo'lishi oqibatida rentgen nurlanishining korpuskulyar (kvant) xarakteri baralla ko'rinadi. Shuning uchun rentgen nurlarining to'lqin ekanligini ko'rsatadigan tomonlari aniq ko'rinadigan qiyin tajribalar qilib ko'rish talab etiladi. Shunga qaramasdan, keyingi yillarda bu sohada katta-katta yutuqlar qo'lga kiritildi. Bu sohadan, ya'ni rentgen nurlarining optikasidan olingan asosiy faktlarning bir nechtasi bilan tanishib chiqamiz.

Muntazam qaytish. Odatdagi ko'zgusimon sirt rentgen nurlari uchun ancha g'adir-budir hisoblanadi, bu sirtga juda sirpanuvchan burchak ostida tushgandagina nurlar muntazam qaytishi mumkin. Rentgen nurlari tajribada mana shunday qaytarib ko'rilgan, undan tashqari, qaytaruvchi difraksion panjara o'sha prinsipga asoslangan.

Nurlar muntazam qaytariladigan boshqa usul Laue tajribasida qo'llaniladi, bu tajribada qaytaruvchi sirt sifatida kristallografik tekisliklar olinadi, bu tekisliklarda atomlar sun'iy ravishda silliqlangan har qanday yassi sirtga qaraganda beqiyos darajada yaxshi tekislik hosil qiladi (bularda atomlar qat'iy ravishda davriy joylashadi) [7].

Sinish Rentgen nurlarining sinishi to'g’risidagi dastlabki ko'rsatmalar kristalldan hosil bo'lgan difraksiyadagi maksimumiarning vaziyatini aniqlovchi Bregg shartiga muvofiq kelmay qolishda topildi. Bregg shartiga muvofiq kelmay qolishga kristalldan chiqishda nurlar sinadi degan faraz sabab qilib ko'rsatildi. Bunga qarab rentgen nurlari uchun sindirish ko'rsatkichini baholash mumkin edi. Bu ko'rsatkich birdan kichik bo'lib chiqdi. Shunga muvofiq ravishda havo-muhit chegarasida to'la ichki qavtish hodisasi bo'lishi mumkinligi tajribada qilib ko'rildi. Masalan, havo-shisha chegarasida sirpanishning limit burchagi 11 ga teng bo'lib chiqadi, bunga asoslanib turib rentgen nurlari uchun shishaning sindirish ko'rsatkichini aniqlash mumkin edi.

Shisha prizmaga rentgen nurlarining kengaya boruvchi dastasi tushirilganda rentgen nurlari sinishi kuzatildi. Dastadagi ba'zan nurlar limit burchakdan kattaroq, burchak hosil qilib tushib, to'la ichki sovitgan, boshqa nurlar esa prizmada sinib, spektr bo'lib yoyilgan. Shunday qilib, rentgen nurlarining dispersiyasi, ya'ni sindirish ko'rsatkichining to'lqin uzunligiga bog'liq bo'lishi ko'rsatildi va o'lchandi. Sindirish ko'rsatkichi birdan juda oz farq qiladi, turli to'lqin uzunliklarga tegishli sindirish ko'rsatkichlari farqi yanada kichik, shuning uchun bularga tegishli o'lchash ishlari ancha kam aniqlikda bajarilgan. Oldin aytib o'tilganlarning hammasi rentgen nurlari odatdagi yorug'likdan o'zining to'lqin uzunligi juda kichik bo'lishi jihatidan farqi qiladigan elektromagnitik to'lqinlar ekanligini ko'rsatadi. Biroq Rentgen nurlarining to'lqin uzunliklari ham nihoyatda xilma-xildir. Odatda Rentgen nurlarining to'lqin uzunliklari yorug'likning to'lqin uzunliklaridan yuz va ming marta kichik bo'lgani holda to'lqin uzunligi ancha katta bo'lgan yumshoq rentgen nurlari ham bo'lishi mumkin. Ularni kuzatish qiyinligining sababi shunday, ularni hamma jismlar juda osongina yutadi, bu jihatdan qaraganda yumshoq rentgen nurlari qisqa ultrabinafsha nurlarga o'xshaydi. Haqiqatdan ham, oson yutiladigan bunday nurlar bilan ishlaganda zarur bo'ladigan ehtiyotkorlik choralari ko'rish bilan to'lqin uzunligi ultrabinafsha nurlar sohasiga to'gri keladigan rentgen nurlarini kuzatishga muyassar bo'ldik. Ravshanki, bunday holda rentgen nurlari bilan ultrabinafsha nurlar o'rtasida hech qanday farq yo'q. Ularga rentgen nurlari yoki ultrabinafsha nurlar deb nom berish ularning hosil qilinish usuliga bog'liq. Agar nurlarni hosil qilish rentgen nurlarini hosil qilish metodlariga mos kelsa, ya'ni bu yumshoq nurlarga biz qattiqroq rentgen nurlari tomonidan yondashsak, u holda bu nurlarni rentgen nurlari deb ataymiz. Aksincha, agar nurlar ultrabinafsha nurlar hosil qilishda qo'llaniladigan usullar bilan hosil qilinsa, ya'ni bu nurlarga biz yanada uzunroq ultrabinafsha nurlar tomonidan yondashsak, u holda bu nurlarni ultrabinafsha nurlar jumlasiga kiritish kerak bo'ladi. Gers nurlari bilan infraqizil nurlar orasidagi soha to'ldirilganiga o'xshab hozirgi vaqtda rentgen nurlari bilan ultrabinafsha nurlar orasidagi soha to'ldirilgan. Juda qisqa to'lqinlar tomon shkala qattiq rentgen nurlaridan o’tmaydi. Tabiatda odatdagi rentgen nurlaridan ham ancha qisqa to'lqinlar bor. Bular radioaktiv moddalar chiqaradigan nurlardir, bular tabiatan rentgen to'lqinlari bilan bir xil bo'lishi, lekin ulardan qattiqligi ortiq bo'lishi jihatidan farq qiladi. Xilma-xil radioaktiv moddalar to'lqin uzunliklari har xil bo'lgan nurlar chiqaradi, ba'zi rentgen nurlaridan yumshoqroq bo'lgan nurlardan (poloniy chiqaradigan nurlardan) to'lqin uzunligi odatdagi eng qattiq rentgen nurlarining turli uzunligidan yuzlab marta qisqa bo'lgan nurlargacha (S chiqaradigan nurlargacha) bo'lgan nurlar. Shunday qilib, elektromagnitik to'lqinlar shkalasi juda uzun elektromagnitik radioto'lqinlardan tortib uzunligi angstremning mingdan bir ulushlari bilan o'lchanadigan to'lqinlargacha bo'lgan uzluksiz ravishda to'ldirilgan gradatsiyadan iborat. Albatta, yanada qisqa -to'lqinlar bo'lishi mumkinligi inkor etilmaydi. Masalan, yorug'lik tezligiga yaqin tezlik bilan xarakatlanuvchi korpuskulalar oqimidan iborat bo'lgan kosmik nurlar o'tganda to'lqin uzunligi juda qisqa bo'lgan nurlar hosil bo'ladi.3.1-rasmdagi diagram ma elektromagnitik to'lqinlarning butun shkalasi to'g'risida tasavvur beradi. Sohalarning bir-birini qisman ko'plab sohalarga bunday bo'lishning naqadar shartli ekanini ko'rsatadi. Shkalaga yozilgan to'lqin uzunliklarining diapazoni nihoyatda katta bo'lishi tufayli shkala logarifmik masshtabda tasvirlangan. Ko'pgina insonlar o'z sog'ligini tekshirtirganlarida rentgen kamerasiga kirganlar albatta. Rentgenda inson tanasining turli qismlaridagi ko'zga ko'rinmaydigan ichki a'zolarining rasmlarini olish imkoniyatlari haqida ancha-muncha insonlarimiz xabardor. Rentgen nurlarining noshaffof jismlardan o'ta olish xususiyatidan tibbiyotda va ilmiy tadqiqot ishlarida keng qo'llaniladi.

Tibbiyotda chiqqan va singan suyaklami ko'rish, o'pkada va boshqa a'zolardagi chet o'simtalarni toppish va davolash ishlarida foydalanilsa, metallurgiyada tayyor metal buyumlar ichida deffektlarni aniqlashda qo'llaniladi. Rentgen ko'rigining zarari shuki, u yurak qon-tomir tizimiga zarar yetkazadi. Shuning uchun ham rentgendan ketma-ket o'tmaslik kerak, oraliq kamida 6-8 oy bo'lishi kerak. Rentgen apparatini rentgen kabinetidan tashqarida foydalanishda xodim yuqori kuchlanishni hisobga olgan holda, nurlanish manbasidan kamida 2.5 metr uzoqda bo'lishi va nurlanishdan himoya vositalarini qo'llagan holda ish bajarishi lozim [9.10].

XULOSA

Vilgelm Rentgen 1895-yil anod va katoddan iborat vakuum trubkalarida tajriba o'tkazayotib bir qancha yangi hodisalarni va noma'lum nurlarni kuzatadi, tasodifan Rentgen qo'l suyaklarining qora tasvirini plastinkada ko'rib qoladi. Bu nurlarni har qanday to'siqdan, odam tanasi, qog'oz, karton va yupqa metal qatlamidan osongina o'ta olish qobiliyati borligini aniqladi. Boshqa nurlardan va quyosh nurlaridan farqli bo'lgan bunday ko'zga ko'rinmas bu nurni tushintirib berish oson emas edi, shu sababli Rentgen bu nurlarni X-nur, ya'ni ketib chiqishi noma'lum nur deb ta'rifladi, keyinchalik olinilar bu nurni Rentgen nuri deb nomlashdi. Bu nur hozirgi hayotda juda keng qo'llanilmoqda, ayniqsa tibbiyot sohasining rivojiga bu nurlarning ahamiyati g'ovat kattadir. Xulosa qilib shuni aytish mumkinki, rentgen nurlarining yaratilishi fizika tarixida muhim rol o'ynaganligi undan keyingi tatqiqotlami atomlar tuzilishi va u to'g'risidagi qarashlarini rivojlantiradi. Rentgen nurlarining eng ajoyib xususiyatlaridan biri, ularning odatdagi уorug'lik o'ta olmaydigan moddalar orqali o'ta olishidir. Moddaning zichligi qancha katta bo'lsa uning rentgen nurlarini yutish qobiliyati ham shuncha kuchli bo'ladi. Yutuvchi modda og'ir elementlar atomlarining qanday birikma holida bo'lishdan qa'tiy nazar qatnashuvchi rentgen nurlarining yutishi uchun juda muhimligi aniq bo'ladi. Rentgen nurlanishning to'lqin uzunligi ko'zga ko'rinadigan yorug'lik va ultirabinafsha nurlarining to'lqin uzunligidan ancha kichik ekanligi aniqlandi va shuning uchun Rentgen nurlarning interferensiya hodisa dastlabki tajribalarning muvaffaqiyatsiz chiqish aniq edi. Rentgen nurlari nihoyatda xilma-xildir. Odatda rentgen nurlarining to'lqin uzunliklari yorug'likning to'lqin uzunliklaridan yuz va ming marta kichik bo'lgan holda to'lqin uzunliklari katta bo'lgan yumshoq rentgen nurlari bo'lishi mumkin ekan. Rentgen nurlari barcha jismlarda osongina yutilganligi tufayli uni kuzatish qiyin.

Rentgenospektroskopiya va rentgenstruktura usullari orqali modda tuzilishi haqida muhim ma'lumotlarga ega bo'lamiz.