khimie.ru

Важными с практической точки зрения аналитическими методами являются рентгенофлуоресцентный метод (РФА) рентгеновский эмиссионный микроанализ (электронный зонд) и рентгеннофотоэлектронная спектроскопия (ее варианты известны под названиями РФЭС и ЭСХА). Более строгая классификация включала бы и другие методы, например абсорбционные. Основополагающими событиями для появления и развития этих методов были открытие рентгеновских лучей (В. К. Рентген, 1895) и работы Г. Мозли. В 1913 г. Г. Мозли установил закон, связывающий частоту спектральных линий, соответствующих характеристическому излучению элемента, с порядковым номером этого элемента. В следующем году Г. Мозли показал, что порядковый номер элемента численно равен заряду ядра его атома. Именно Г. Мозли понял что, используя характеристические линии «элементов-примесей» в спектре рентгеновского излучения пробы, можно проводить химический анализ. Он писал, что присутствие линий, обусловленных примесями, указывает, что может быть создан мощный метод химического анализа. Его преимущества перед обычными спектроскопическими методами заключаются в простоте спектра и невозможности одного вещества маскировать излучение другого. Он может даже привести к открытию пропущенных элементов поскольку будет нетрудно предсказать положение их характеристических линий. Таким способом было установлено, что в Периодической системе элементов есть пробелы, а именно № 43, 61, 72, 75. В 1923 г. Д. Костер и Д. Хевеши пытались найти линии, ожидаемые для элемента № 72, и, найдя их, открыли гафний. В 1925 г. подобным образом был открыт рений.

Много позднее американский физик Л. С. Бёркс в статье об истории рентгеновских методов писал, что первая публикация Г. Мозли, имевшая целью показать рентгеновские спектры непрерывного ряда элементов, охватила почти все принципы, используемые ныне в рентгеновском анализе — простое соотношение между длиной волны и зарядом ядра, очевидное соотношение между интенсивностью и концентрацией и почти полная независимость длины волны от физического состояния или химической формы.

Генри Мозли родился в Уэймуте (Англия). В 1910 г. окончил Оксфордский университет, получив специальность физика. Начал работать в Манчестерском университете у Э. Резерфорда, занимаясь изучением радиоактивного распада. Однако он интересовался и другими направлениями. Прочитав в 1912 г. статью В. Фридриха и П. Книппинга о дифракции рентгеновских лучей, прошедших через кристалл, Г. Мозли переключился на исследование этих лучей. С помощью математика Дж. Х. Дарвина он быстро пришел к важным выводам, касающимся, как бы мы теперь сказали, рентгеноструктурного анализа, однако опоздал — подобные выводы уже сделали отец и сын Брэгги. Тем не менее Г. Мозли не бросил заниматься рентгеновским лучами. Летом 1913 г. во время визита Н. Бор к Э. Резерфорду он принимал участие в важной беседе (присутствовал также Д. Хевеши) теории атома и рентгеновском излучении. А поздней осенью того же года Г. Мозли сделал свои фундаментальные открытия. Но началась Первая мировая война, Г. Мозли мобилизовали и 10 августа 1915 г., когда ему не было еще и 28 лет он погиб в битве за Дарданеллы.

Суть метода Мозли в его первоначальном варианте (с использованием первичного излучения) состоит в следующем. Исследуемое вещество подвергают воздействию пучка электронов; за счет вызванных этим воздействием переходов электронов, расположениях на глубинных уровнях, испускаются рентгеновские лучи. Поскольку в спектре каждого элемента есть линии, характерные только для него, то по энергии (или частоте, или длине волны) соответствующих квантов можно судить о природе элемента, а по интенсивности излучения на соответствующей частоте — о содержании этого элемента.