Полное внешнее отражение рентгеновских лучей

В предыдущем параграфе было показано, что при уменьшении угла скольжения ф₀ излучение будет проходить внутрь среды лишь до некоторого наименьшего угла (фо)_Мин> определяемого по (2.44). При дальнейшем уменьшении угла Фо (рис. 2.14 III) наступает явление полного внешнего отражения рентгеновских лучей: падающий луч зеркально отражается от поверхности раздела вакуум — среда и снова распространяется в вакууме под углом скольжения, равным углу ф₀.

Таким образом, благодаря тому, что в рентгеновской области спектра показатель преломления п < 1 и вакуум является оптически наиболее плотной средой, явление полного отражения (в противоположность оптическому диапазону длин волн) имеет место только в случае лучей, падающих на поверхность среды извне, благодаря чему это отражение и может быть названо «внешним». При увеличении угла ср₀ от нуля до предельного угла, определяемого по (2.44), будет все время наблюдаться полное внешнее отражение. В этом случае указанный предельный угол будет являться наибольшим углом, до которого возможно полное отражение. Поэтому при изучении явления отражения от поверхности этот угол должен быть обозначен (_ma*;

Зависимость интенсивности / отраженного луча от интенсивности /₀ падающего луча и угла скольжения ср₀ определяется формулой Френеля [1,5].

и представлена на рисунке 2.16. При значении Фо < (фо)макс выражение (2.46) становится комплексным, а для нахождения отношения амплитуд нужно взять модуль этого выражения.

Как видно из этого рисунка, достаточно резкая граница полного внешнего отражения получается лишь для прозрачных сред, когда можно положить р/5 = 0. С возрастанием поглощения понятие предельного угла (фо)шах теряет смысл: интенсивность отраженного луча плавно уменьшается, начиная от <�р₀ ⁼ 0- Если Р = 28, то при.

0 = 1.5(ф₀)_тах отношение интенсивностей 1/1₀~ 0.1. При дальнейшем возрастании угла ф₀ интенсивность 1 продолжает убывать, но значительно медленнее.

Рис. 2.16. Зависимость ///₀ ОТ ф/(фо)макс при различных значениях отношения р/8 [1].

При экспериментальных исследованиях отношения 1/1₀ излучение интенсивности /₀ падает под малым скользящим углом фо на пластинку шириной s и длиной / (в направлении луча). Проекция пластинки на плоскость, перпендикулярную падающему излучению, имеет площадь s/simp₀ я у/ф₀. Таким образом, энергия излучения, падающего на всю поверхность пластинки в единицу времени, равна /₍>sAp₀. После отражения энергия излучения уменьшается и становится равной RI₀sl

0, где R = Ш₀ < 1 — коэффициент отражения.

Измеряемая в условиях эксперимента ионизационной камерой энергия отраженного излучения равна /, у/ф₀ = Rlosly₀. Таким образом, для того, чтобы найти зависимость /?(ф₀), нужно ввести поправку к измеренной ионизационной камерой энергии излучения, разделив эту энергию на ф₀.

Тогда мы получим коэффициент отражения R в условных единицах. Для нахождения абсолютного значения R необходимо измерить энергию первичного пучка /о?/фо;

До сих пор мы предполагали отражающую поверхность идеально гладкой. Найдем критерий допустимой величины шероховатости этой поверхности. На рис. 2.17 плоскость АВ представляет собой отражающую плоскость, D — точка падения излучения I. Пусть на поверхности АВ над точкой D имеется «бугорок», высота которого CD = h. Тогда от верхушки этого бугорка отразится уже не луч I, а некоторый луч II. Разность хода между лучами I и II после их отражения равна.

так как угол ср₀ всегда мал.

Рис. 2.17. Расчет влияяния шероховатостей поверхности на полное внешнее отражение рентгеновских лучей.

В качестве условия, определяющего достаточную четкость изображения, примем требование, чтобы разность хода не превышала четверти длины волны Х₀, откуда получим критерий допустимой величины шероховатости поверхности:

С увеличением угла (р₀ допустимые размеры шероховатостей уменьшаются.