Das Moseleysche Gesetz (nach seinem Entdecker Henry Moseley) im Jahr 1914 [1] beschreibt die Energie der - Linie im Röntgenspektrum, deren Strahlung beim Übergang eines L-Schalen - Elektrons zur K-Schale emittiert wird. Das Moseleysche Gesetz ist eine Erweiterung der Rydberg-Formel. In einer allgemeineren Form kann man mit diesem Gesetz auch die Wellenlängen der übrigen Linien des charakteristischen Röntgenspektrums bestimmen. Diese Wellenlängen sind, wie auch die zur Wellenlänge gehörende Frequenz, abhängig von der Ordnungszahl des jeweiligen chemischen Elements. K alpha linien tabelle 2. Dabei ist: - die Lichtgeschwindigkeit - angepasste Rydberg-Frequenz - Rydbergfrequenz - die Rydbergkonstante - die Masse eines Elektrons - die Kernmasse des beteiligten Elements - die effektive Kernladungszahl des Elements. Hier liegt der Unterschied zur Rydberg-Formel - die Kernladungszahl des Elements - eine Konstante, die die Abschirmung der Kernladung durch Elektronen beschreibt, die sich zwischen Kern und dem betrachteten Elektron befinden., - Hauptquantenzahlen der beiden Zustände (n 1 = innere, n 2 = äußere Schale).
Dies geschieht wegen der typischerweise in der Größenordnung 1–100 keV liegenden Energiedifferenz der Elektronenhülle in den beiden Zuständen (fehlendes Elektron in innerer Schale und in äußerer Schale) in Form von Röntgenstrahlung. Die Strahlung besitzt also die Energiedifferenz zwischen höherer (z. B. L-) und niedrigerer (z. B. K-)Schale. Da diese Energiedifferenz elementspezifisch ist, nennt man die Röntgenstrahlung "charakteristische Röntgenstrahlung". Die Wellenlänge und damit die Energie der emittierten Strahlung kann mit dem moseleyschen Gesetz berechnet werden. Bezeichnung der Spektrallinien Die ersten drei K-Linien von Kupfer Zur Bezeichnung der Röntgenlinien gibt man zunächst die innere Schale an, in die das Elektron bei der Emission übergegangen ist, z. B. K, L, M, usw. K alpha linien tabelle meaning. Ein griechischer Buchstabe als Index gibt die Differenz zur Hauptquantenzahl n der äußeren Schale an, aus der das Elektron kam. Z. B. entspricht ein Index alpha einem $ \Delta n $ von 1, d. h. der nächsthöheren Schale (für die K-Serie ist das die L-Schale) ein Index beta einem $ \Delta n $ von 2 (für die K-Serie ist das die M-Schale), usw.
Hinweise Der Versuch, mit dem MOSELEY zur Auffindung des nach ihm benannten Gesetzes gelangt ist, findest du hier. Die Originalarbeit von MOSELEY findest du hier. Übungsaufgaben
Vergleich mit Serienformel für Einelektronensysteme Vergleicht man diese Beziehung mit der Serienformel, die sich für Einelektronensysteme der Kernladungszahl \(Z\) aus der BOHRschen Theorie ergibt\[\frac{1}{{{\lambda _{m \to n}}}} = {Z^2} \cdot {R_\infty} \cdot \left( {\frac{1}{{{n^2}}} - \frac{1}{{{m^2}}}} \right);m, n \in \mathbb{N};m > n \quad(2)\]so gelangt man zu einer Übereinstimmung im Zahlenfaktor, wenn man für \(n=1\) und für \(m=2\) wählt. Gesetz von MOSELEY | LEIFIphysik. Die K α -Linie ergibt sich somit wohl durch einen Übergang von der zweiten zur ersten Quantenbahn. Abschirmeffekt des verbleibenden Elektrons der \(\rm{K}\)-Schale Die Reduzierung der Kernladungszahl \(Z\) auf \(Z-1\) beim Gesetz von MOSELEY kann man durch einen Abschirmeffekt des zweiten Elektrons auf der \(\rm{K}\)-Schale deuten: Damit die \(\rm{K}_\alpha\)-Linie emittiert werden kann, muss vorher auf der \(\rm{K}\)-Schale eines der beiden Elektronen (auf der \(\rm{K}\)-Schale finden zwei Elektronen Platz) entfernt werden. Dabei muss die Energiezufuhr (durch eine äußeres Photon oder Elektron) so hoch sein, dass das \(\rm{K}\)-Elektron auf ein noch unbesetztes Niveau gehoben werden kann.
In einer Röntgenröhre entstehen stets zwei unterschiedliche Röntgenstrahlungsarten. Die vom Material der Anode abhängige charakteristische Röntgenstrahlung und die Röntgenbremsstrahlung. Zusammen bilden sie das Röntgenspektrum. Im heutigen Beitrag beschäftigen wir uns etwas näher mit der charakteristische Röntgenstrahlung. K alpha linien tabelle 3. Die charakteristische Röntgenstrahlung ist ein Linienspektrum von Röntgenstrahlung, welches bei Übergängen zwischen Energieniveaus der inneren Elektronenhülle entsteht und für das jeweilige Element kennzeichnend ist. Sie wurde durch Charles Glover Barkla entdeckt, der dafür 1917 den Nobelpreis für Physik erhielt. Entstehung Die ersten drei K-Linien und die zugehörigen Energieniveaus Die charakteristischen Linien des Röntgenspektrums (,, …) entstehen im Bild des bohrschen Atommodells wie folgt: Ein freies, energiereiches Elektron schlägt ein gebundenes Elektron aus einer inneren Schale seines Atoms heraus. Dabei muss auf das gestoßene Elektron mindestens die Energie übertragen werden, die zur Anregung auf eine noch unbesetzte Schale nötig ist.
Erzeugung in der Röntgenröhre Spektrallinien von Röntgenstrahlung einer Kupferanode. Die horizontale Achse zeigt den Ablenkwinkel nach Bragg-Reflexion an einem LiF-Kristall In einer Röntgenröhre treffen energiereiche Elektronen auf eine Anode, wo diese einerseits charakteristische Röntgenstrahlung erzeugen, andererseits aber auch Bremsstrahlung erzeugt wird. In der graphischen Auftragung des Spektrums erscheinen die Linien der charakteristischen Röntgenstrahlung als hohe Erhebungen, während der Untergrund von der Bremsstrahlung gebildet wird. Anwendung Die charakteristische Röntgenstrahlung wird mit Detektoren ausgewertet, die die Energie oder die Wellenlänge der Röntgenquanten bestimmen. Moseleysches Gesetz – Wikipedia. Aus dem Spektrum kann qualitativ auf die Elementzusammensetzung der Probe geschlossen werden, durch eine ZAF-Korrektur ist außerdem auch eine quantitative Analyse möglich. Dieses Prinzip wird bei der Röntgenfluoreszenzanalyse bzw. energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX/EDS) und wellenlängendispersiven Röntgenspektroskopie (WDX/WDS) angewandt.
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