الأشعة السينية المميزة

تنبعث الأشعة السينية المميزة عندما تملأ إلكترونات الغلاف الخارجي فراغًا في الغلاف الداخلي للذرة ، مطلقةً أشعة سينية بنمط "مميز" لكل عنصر. اكتشف تشارلز غلوفر باركلي الأشعة السينية المميزة عام 1909، ^{[ 1 ]} والذي فاز لاحقًا بجائزة نوبل في الفيزياء لاكتشافه عام 1917.

تُنتَج الأشعة السينية المميزة عندما يُقذف عنصر ما بجسيمات عالية الطاقة، والتي قد تكون فوتونات أو إلكترونات أو أيونات (مثل البروتونات). عندما يصطدم الجسيم الساقط بإلكترون مرتبط (إلكترون الهدف) في الذرة، يُقذف إلكترون الهدف من الغلاف الداخلي للذرة. بعد قذف الإلكترون، تُترك الذرة بمستوى طاقة فارغ ، يُعرف أيضًا باسم ثقب النواة . ثم تسقط إلكترونات الغلاف الخارجي إلى الغلاف الداخلي، مُصدرةً فوتونات مُكمّمة بمستوى طاقة يُعادل فرق الطاقة بين المستويين الأعلى والأدنى. لكل عنصر مجموعة فريدة من مستويات الطاقة، وبالتالي فإن الانتقال من مستويات الطاقة الأعلى إلى الأدنى يُنتج أشعة سينية بترددات مميزة لكل عنصر. ^{[ 2 ]}

في بعض الأحيان، بدلاً من إطلاق الطاقة على شكل أشعة سينية، يمكن نقل الطاقة إلى إلكترون آخر، والذي يُقذف بعد ذلك من الذرة. يُطلق على هذه الظاهرة اسم تأثير أوجيه ، والذي يُستخدم في مطيافية إلكترون أوجيه لتحليل التركيب العنصري للأسطح.

تُوصَف حالات الإلكترون المختلفة الموجودة في الذرة عادةً باستخدام ترميز المدارات الذرية ، كما هو الحال في الكيمياء والفيزياء العامة. ومع ذلك، فإن علم الأشعة السينية لديه مصطلحات خاصة لوصف انتقال الإلكترونات من مستويات الطاقة العليا إلى مستويات الطاقة الدنيا: ترميز سيغبان التقليدي، أو بديلًا عنه، ترميز الأشعة السينية المبسط .

في ترميز سيغبان، عندما ينتقل إلكترون من الغلاف L إلى الغلاف K، يُطلق على إشعاع الأشعة السينية المنبعث اسم انبعاث K-ألفا (Kα). وبالمثل، عندما ينتقل إلكترون من الغلاف M إلى الغلاف K، يُطلق على إشعاع الأشعة السينية المنبعث اسم انبعاث K-بيتا (Kβ). ^{[ 3 ]}

يمكن حساب طاقات الانتقال تقريبًا باستخدام قانون موزلي . على سبيل المثال،${\displaystyle E_{K\alpha}={\frac {3}{4}}(Z-1)^{2}Ry\approx 10.2(Z-1)^{2}~\mathrm {eV} }$حيث Z هو العدد الذري و Ry هي طاقة ريدبيرغ . طاقة ذرة الحديد ( Z = 26 ) K-alpha، المحسوبة بهذه الطريقة، هي6.375 كيلو إلكترون فولت  ، بدقة تصل إلى 1%. ومع ذلك، بالنسبة للعناصر ذات العدد الذري الأعلى (مثل النحاس، الذي يُستخدم غالبًا في تجارب حيود الأشعة السينية) يزداد الخطأ بسرعة.

يمكن العثور على القيم الدقيقة لطاقات الانتقال Kα و Kβ و Lα و Lβ وما إلى ذلك لعناصر مختلفة في قواعد البيانات الذرية. ^{[ 5 ] [ 8 ]}

يمكن استخدام الأشعة السينية المميزة لتحديد العنصر المحدد الذي انبعثت منه. وتُستخدم هذه الخاصية في تقنيات متنوعة، بما في ذلك مطيافية التألق بالأشعة السينية ، وانبعاث الأشعة السينية المحفز بالجسيمات ، ومطيافية الأشعة السينية المشتتة للطاقة ، ومطيافية الأشعة السينية المشتتة للطول الموجي .

• خط طيفي
• التقاط الإلكترون
• التحويل الداخلي