Рентгенівське випромінювання (рентгенівські промені) - електромагнітне випромінювання, що займає спектральну область між УФ і гамма-випромінюванням в межах довжин хвиль 
від 102 до 10-3 нм (або енергій фотонів hv від 10 еВ до дек. МеВ; 
- частота випромінювання). Відкрито в 1895 В. К. Рентгеном (W. К. Roentgen). Р. і. з 
нм володіє значить, проницающей здатністю і зв. жорстким; при 
нм Р. і. сильно поглинається речовиною і зв. м'яким.
Джерела рентгенівського випромінювання. Наїб. поширений джерело Р. і.- рентген. трубка, в якій електрони, що вириваються з катода в результаті термоелектронної або автоелектронної емісії, прискорюються алектріч. полем і бомбардують металеві. анод. Атоми анода, порушувані електронним ударом, і електрони, що втрачають кинетич. енергію при гальмуванні в речовині, випускають Р. і. Випромінювання рентген. трубки зв. первинним і складається з двох частин: лінійчатої (характеристичне Р. і.) і безперервної (гальмівне Р. і .; см. рентгенівські спектри ) .При дії первинного Р. і. на речовина останнім випускає флуоресцентне (вторинне) Р. і., що складається тільки з лінійчатої частини. Якщо мішень бомбардувати протонами, 
-частками або більш важкими іонами з енергією дек. МеВ на нуклон, то мішень буде випускати Р. і. лінійного спектра з дуже слабким безперервним випромінюванням (контрастність типовий. ліній такого Р. і. дуже висока). Для прискорення іонів використовують електростатіч. генератори або циклотрони .
Як джерела Р. і. можуть служити також нек-риє радіоактивні ізотопи; одні з них безпосередньо випускають Р. і. (напр., атом 55Fe в результаті До -захватил перетворюється в 55Мn і випускає K -спектр Мn), ядра ін. радіоактивних елементів (напр., 210Ро) випускають електрони або 
частинки, що бомбардують мішень, к-раю випускає Р. і. інтенсивність випромінювання ізотопних джерел на дек. порядків нижче інтенсивності випромінювання рентген. трубки, а їх габарити, вага і вартість значно менше, ніж у установки з рентген. трубкою.
Випромінювання рентген. діапазону присутній і в синхротронного випромінювання . Це Р. і. можна виділити монохроматором і використовувати для разл. цілей. Воно на дек. порядків величини перевершує за інтенсивністю випромінювання рентген. трубки. Ще більш інтенсивну рентген. складову містить ондуляторное випромінювання , До-рої на дек. порядків перевершує за інтенсивністю рентген. складову синхротронного випромінювання; в цих випадках енергія Р. і. настільки велика, що кристал-аналізатор, який використовується в рентгенівської спектральної апаратури , Нагрівається до дек. сотень ° С і руйнується, а то й прийнято спец. заходи захисту. Дуже високою інтенсивністю володіє також рентген. складова перехідного випромінювання . Природ. джерела Р. і.- Сонце і ін. космич. об'єкти, в т. ч. Місяць, поверхня к-рій бомбардують частинки високої енергії, випущені Сонцем.
Типовий. Р. і. полікрісталліч. анода рентгена. трубки поширюється в просторі изотропно, тоді як поширення гальмівного Р. і. анізотропно. При малих напругах на рентген. трубці (до 20-30 кВ) гальмівне Р. і. має макс. інтенсивність в напрямках, що лежать в площині, перпендикулярній напряму руху електронів, що збуджують Р. і. При дуже високій напрузі на рентген. трубці (більш дек. сотень тисяч кВ) майже все випромінювання поширюється в напрямку руху пучка електронів і виходить назовні через пластинку анода. Рентген. складова синхротронного випромінювання поляризована і поширюється тільки в площині кільця синхротрона. Вертикальна расходимость цього випромінювання дуже мала.
Взаємодія рентгенівського випромінювання з речовиною. Існують два осн. типу взаємодії Р. і. з речовиною: фотоефект і розсіювання Р. і. При фотоефекті атом поглинає фотон Р. і. і випускає електрон однієї зі своїх внутр. оболонок. Таке збуджений стан атома нестійка, і через 10-16-10-15 з він здійснює перехід в стан з меншою енергією; при цьому електрон однієї з більш віддалених від ядра оболонок заповнює вакансію у внутр. оболонці. Надлишок енергії або випускається у вигляді рентген. фотона типовий. випромінювання атома (ізлучат. перехід), або атом випускає ще один електрон (безизлучат. перехід, напр. при оже-ефекту ) І стає двічі іонізованним. Перехід атома в осн. стан після його внутр. іонізації супроводжується випусканням фотонів типовий. випромінювання і оже-електронів. (Про залежність ймовірності поглинання Р. і. Від енергії фотонів hv і ат. Номера Z атомів речовини см. В ст. рентгенівські спектри .)
На відміну від поглинання, при розсіюванні Р. і. фотони змінюють напрямок руху і можуть втратити лише частину своєї енергії. при когерентном (Пружному) розсіянні Р. і. енергія фотонів не змінюється, але після розсіювання вони рухаються в ін. напрямі ( релєєвськоє розсіювання ) .Некогерентное (неупругое) розсіювання зі зменшенням енергії фотонів Р. і. може бути двох типів: корпускулярне (див. Номптона ефект) і комбінаційний. При корпускулярном розсіянні відбувається обмін імпульсами між електроном атома і фотоном, в результаті чого енергія фотона зменшується на величину, що залежить від кута розсіювання, а з атома вилітає електрон віддачі. При комбінації. розсіянні за рахунок частини енергії фотона атом випускає електрон. Втрата енергії фотона в цьому процесі від кута розсіювання не залежить. Зазвичай ймовірність комбінації. розсіювання значно менше ймовірності корпускулярного розсіяння; однак якщо комбінації. розсіювання відбувається на одному з електронів L-оболонки, а енергія фотона збігається з енергією електронів K-оболонки (з точністю до ширини До -рівня), то спостерігається резонансне комбінаційне розсіювання Р. і., ймовірність догрого підвищується на дек. порядків величини і значно перевершує ймовірність корпускулярного розсіяння. В області малих hv і Z переважає когерентне розсіювання, при великих hv і Z - некогерентного розсіювання. В результаті інтерференції когерентно розсіяного атомами кристала Р. і. спостерігається дифракція рентгенівських променів - рентген. пучок розщеплюється, виникають дифракції. пучки (в напрямках, визначених Брегга - Вул'фа умовою). На цьому явищі заснований рентгенівський структурний аналіз .
Р. і. на межі поділу двох середовищ разл. діелектричної проникності переломлюється. Внаслідок малості довжини хвилі Р. і. показник заломлення речовини в рентген. області спектра дуже близький до одиниці (менше одиниці на ~ 10-5-10-6). В результаті цього фазова швидкість Р. і. в речовині перевершує швидкість світла в вакуумі. При точних вимірах кутів дифракції Р. і. відміну показника заломлення від одиниці призводить до ускладнення виду умови Брегга - Вульфа, до-рої встановлено в припущенні, що залежністю показника заломлення від 
можна знехтувати. Однак поблизу країв поглинання атомів кристала-аналізатора спостерігається аномальна дисперсія, при якій відступу від умови Брегга - Вульфа стають значними (див. дисперсійна поверхню ) .В зв'язку з тим, що для Р. і. показник заломлення менше одиниці і вакуум (або повітря) є оптично наиб. щільною середовищем, при падінні рентген. променя під малим кутом ковзання з вакууму на гладку поверхню речовини відбувається повне зовнішнє віддзеркалення цього променя. Із зростанням кута ковзання воно зникає при недо-ром критич. значенні кута 
. Із зростанням 
цей кут збільшується. На явищі повного зовн. відображення заснований пристрій рентген. телескопів (див. рентгенівська астрономія ) І деяких рентгенівських мікроскопів . Для відображення Р. і. під великими кутами (до кута ковзання ~ 90 °) використовують спец. багатошарові мікроструктури (дзеркала); коеф. відображення такого дзеркала досягає дек. десятків відсотків.
Застосування оптич. лінз в рентген. області спектра неможливо внаслідок великого поглинання Р. і. в матеріалі лінз і незначит. відмінності показника заломлення від одиниці. Для фокусування Р. і. можуть бути використані зонні пластинки (див. рентгенівська оптика ] .Проте в зв'язку з малими значеннями довжини хвилі Р. і. розміри цих платівок також дуже малі (від 20 мкм до дек. мм); число їх кілець - дек. сотень, відстань між сусідніми зовн. кільцями - десяті частки мкм. Такі платівки виготовляють за допомогою рентгенівської літографії .
рентгенівський интерферометр також відрізняється від усіх видів оптич. интерферометров. Він являє собою паралелепіпед з монокристала Si з двома заглибленнями однакової ширини, паралельними двох протилежних сторонах паралелепіпеда, т. Е. Утворює 3 паралельні пластинки Si на загальній основі (у вигляді букви Ш), атомні площини яких брало строго паралельні, зокрема перпендикулярні їх поверхонь. Якщо під кутом Брегга до цих площинах направити на ниж. пластинку вузький промінь Р. і., то він частково пройде цю платівку в осн. напрямку, частково дифрагує в ній, змінюючи напрямок, т. е. первинний промінь розділиться на два (пластинка зв. делителем променів). Обидва промені потім потраплять на пор. пластинку (дзеркало) і діфрагіруют в ній; на третій же платівці (т. н. а н а л і з а т о р е) промені зійдуться в одну точку. Один з цих променів проходить через аналізатор, не змінюючи свого напрямку, інший - дифрагує в ньому, після чого обидва променя отримують один напрямок, интерферируют один з іншим і реєструються детектором. Якщо на шляху одного з розщеплених променів поставити платівку з досліджуваного матеріалу, то число довжин хвиль цього променя всередині пластинки зміниться, що позначиться на числі максимумів інтерференції виходить променя. Таким методом можна виміряти відміну показника заломлення від одиниці з точністю до 4 значущих цифр. За допомогою двох пов'язаних між собою интерферометров - рентгенівського і інтерферометра Фабрі - Перо було знайдено значення 1-й ум. одиниці вимірювання довжини хвилі Р. і.- т. н. Х-одиниці (1 X = 1,0020802 * 10-4 нм). Реітг. інтерферометр дозволяє виконувати особливо точні вимірювання параметрів кристалічної. структури, визначати малі механічні. напруги в кристалах, показники заломлення Р. і. в разл. речовинах.
Для отримання рентген. спектрів використовують дифракцію Р. і. від монокристалів; причому, згідно з умовою Брегга - Вульфа, може бути отриманий рентген. спектр при 
(де d - межплоскостное відстань; застосовувані в рентген. спектроскопії кристали мають разл. значення 2d 
2,6 нм); при 
> 2,6 нм можуть бути використані багатошарові мікроструктури, к-які, однак, забезпечують лише порівняно незначну. Дозвіл. Диспергирующим елементом для отримання спектрів з Р. і. в області 1 < 
<<100 нм служать дифракційні грати зі змінним падінням Р. і. під кутом в дек. градусів. Такі решітки зазвичай виготовляють нарізуванням штрихів профілюючих. алмазним різцем, причому число штрихів доходить до 1200 на 1 мм. Різець пересувається від штриха до штриху за допомогою прецизійних гвинтів, що неминуче накладає на решітку доповнить. періодичність, в результаті чого в спектрі з'являються помилкові лінії, звані духами. Цього недоліку уникають решітки, виготовлені літографіч. методами; з їх допомогою отримують дифракції. решітки з числом, штрихів до 6000 на 1 мм.
Типовий. Р. і. Рентген. трубки не поляризоване, гальмівне - частково поляризоване, причому поблизу квантової межі його спектра коеф. поляризації наближається до 100%. При дифракції типовий. Р. і. в кристалі виникає поляризація, що залежить від кута Брегга 
і наближається до 100% при 
= 45 °, т. Е. Коли кут між падаючим н дифрагованим променями дорівнює 90 °.
Реєстрація рентгенівського випромінювання. Для реєстрації Р. і. використовують найчастіше спец. Рентген. фотоплівку (див. рентгенограма ). Т. к. жорстке Р. і. володіє значить. проникністю, фотоплівка містить покращення. кол-во AgBr і виконується двосторонньої. Для визначення ставлення інтенсивностей ліній спектру або розподілів інтенсивностей в дифракції. картині по їх фотознімку використовують мікрофотометри і сенсітометріч. криву залежності логарифмич. фотоплотності від інтенсивності Р. і. При великій інтенсивності їх вимірюють за допомогою іонізаційнийкамери , При середніх і малих інтенсивностях - за допомогою до - л. пропорційного детектора. Амплітуда реєстрованого сигналу в останніх пропорційна енергії фотона, що дозволяє використовувати ці прилади в поєднанні з багатоканальним амплітудним аналізатором імпульсів як ронтг. спектрометрів. Для реєстрації Р. і. служать сцинтилляций. лічильники [при 
<0,3 нм; кристали Nal (Tl), відносить. дозвіл ~ 50% (в області 
нм)], пропорційні лічильники відпаяного або проточного типу [при 0,1 < 
<10 нм; відносить. дозвіл ~ 15% (в області 
нм)], вторинно електронні або каналові електронні помножувачі відкритого типу з вхідним фотокатодом (при 
> 1 нм), напівпровідникові детектори [при 
<1 нм; кристали Si (Li) або Ge (Li), відносить, дозвіл ~ 2,5% (в області 
~ 0,15 нм)]; см. детектори частинок. Використовують також координатно-чувствнтельние детектори типу мікроканальних пластин або приладів із зарядним зв'язком, за допомогою яких брало лінійчатий спектр можна зареєструвати на стрічці самописця у вигляді запису з правильним відносить. розташуванням ліній і правильними відносить. амплітудами цих ліній.
Застосування рентгенівського випромінювання. Наїб. широке використання Р. і. знайшло в медицині (для рентгенодіагностики і рентгенотерапії деяких захворювань), дефектоскопії металеві. виробів і зварних швів, рентгенографії матеріалів , Рентген. структурному аналізі (для дослідження атомної решітки кристалів, фазового аналізу сплавів, зокрема сталей, визначення внутр. механіч. напружень, виявлення розмірів частинок деяких матеріалів, зокрема каталізаторів з частинками колоїдного розміру), в рентгенівської топографії , Рентген. мікроскопії, спектроскопії твердих тіл і молекул, рентгеноспектрального аналізу елементного складу матеріалів (наприклад, поверхні Місяця і планет), рентген. астрономії.
Літ .: X а р а д ж а Ф., Загальний курс рентгенотехніки, 3 вид., М. Л., 1966; Б л о х і н М. А., Фізика рентгенівських Променів, 2 вид., М., 1957; його ж, Методи рентгеноспектральних досліджень, М., 1959; Рентгенівські промені, пров. з нім. і англ., М., 1960; М і р к и н Л. І., Рентгеноструктурний аналіз. Довідкове керівництво, М., 1976; Рентгенотехніки. Довідник, під ред. В. В. Клюєва, кн. 1-2, М., 1980; Б л о х і н М. А., Швейцер І. Г., Рентгеноспектральний довідник, М., 1982; Рентгенівська оптика і мікроскопія, під ред. Г. Шмаля, Д. Рудольфа, пров. з англ., М., 1987.
М. А. Блохін.
покажчик >>
