제 12장 원자 X선 분광법

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본문내용

* X선 분광법: 전기복사선의 방출, 흡수, 산란, 형광 및 회절에 기초
→ X선 형광법과 회절법은 나트륨보다 큰 원자번호를 갖는 주기율표상의 모든 원소들의 정성 및
정량 분석에 널리 사용
→ 특수한 장치 사용: 5∼10정도의 원자번호를 갖는 원소들도 정량 가능

12A 기본적인 원리
X선: ⓐ 높은 에너지 전자의 감속이나
ⓑ 원자의 속껍질에 있는 전자의 전이에 의해서 발생되는
짧은 파장의 전자기 복사선
→ X선의 파장 범위는 약 10-5∼100Å (1 ?= 0.1nm = 10-10m)
→ but, 일반적인 X선 분광법은 주로 약 0.1∼25Å 에 한정

12A-1 X선의 방출
* 분석 목적을 위해 X선을 얻는 네 가지 방법
ⓐ 고 에너지의 전자 살을 이용하여 금속 과녁에 충돌시킴
ⓑ 2차 X선 형광 빛살을 얻기 위해 1차 X선 빛살을 물질에 쪼여줌 ?
ⓒ 방사성 광원을 사용하여 붕괴 과정에서 X선 방출을 유도, 그리고
ⓓ 신크로트론(synchrotron) 방사선 광원으로부터 얻음
→ 미국의 세 군데 실험실만이 이 설비를 가지고 있음
X선 광원은 연속 스펙트럼과 선스펙트럼 모두를 발생
→ 두 종류, 모두가 분석에서 중요
연속 스펙트럼
→ 백색 복사선 또는 Bremsstrahlung이라고도 불림
→ Bremsstrahlung은 입자에 의한 감속으로부터 발생하는 복사선을 의미
→ 이러한 복사선은 본질적으로 연속적

전자 살 광원으로부터의 연속 스펙트럼
* X선 관에서, 가열 음극으로부터 생성된 전자
→ 100kV의 큰 전위에 의하여 금속의 양극(과녁)으로 가속
→ 충돌에 의하여 전자 살의 일부에너지가 X선으로 변함
→ ⓐ 어떤 조건에서는 연속 스펙트럼(그림 12-1)만 얻어지고,
ⓑ 다른 조건에서는 선스펙트럼이 연속선에 겹쳐서 나타남(그림 12-2)

* 연속 X선 스펙트럼
→ 잘 정의된 단파장 한계(short-wavelength limit, λ0)로 특징지워짐
→ 가속 전압 V에 의존하지만 과녁 물질에는 무관
→ ∴ 35kV에서 몰리브덴 과녁으로 얻은 스펙트럼에 대한 λ0(그림 12-2)
= 같은 전압에서 텅스텐 과녁에 대한 λ0(그림 12-1)

* 전자살 광원에 의한 연속 복사선
→ 전자살의 전자와 과녁 물질의 원자간 충돌로 얻어짐
→ 각 충돌에서, 전자가 감속되면서 X선 에너지의 광자가 생성
→ 광자의 에너지는 충돌전후 전자의 운동에너지 차이와 같음
→ 일반적으로, 전자살은 일련의 충돌로 인해 감속
→ ∴ 이에 의한 운동 에너지 손실은 충돌마다 다름
→ ∴ 방출된 X선 광자의 에너지는 적당한 범위에서 연속적으로 변함
→ 생성된 최대 광자 에너지는 단 한번 충돌로 전자의 운동에너지가 0으로?감속되는 것에 해당
→ 이와 같이 현상에 대해 다음 식이 주어진다.

참고자료

· 없음