При взаимодействии излучений с веществом, кроме когерентного рассеяния, происходит еще целый ряд процессов, каждый из которых рано или поздно лег в основу того или иного спектрального метода исследований.
Одним из таких эффектов является поглощение электромагнитного излучения рентгеновского диапазона веществом.
Экспериментально было установлено, что пучок лучей интенсивности I0 при прохождении через слой вещества толщиной t и плотностью ρ ослабляется по экспоненциальному закону:
I = I0exp(μmρt), (5.10)
где μm - массовый коэффициент ослабления лучей, равный сумме коэффициентов истинного поглощения (τm) и рассеяния (σm): μm = τm + σm. Величина коэффициента истинного поглощения τm зависит от длины волны падающего излучения и атомного номера элемента рассеивающего объекта. Обе зависимости не являются монотонными, а имеют скачки (рис. 5.7). Значения длин волн, при которых происходят скачки поглощения, зависят от природы рассеивающего элемента. Процесс поглощения электромагнитного излучения необъясним с точки зрения волновой теории. Явление поглощения можно понять, если считать, что излучение состоит из частиц, движущихся со скоростью световых лучей: фотонов, или световых квантов. Энергия фотонов определяется частотой ν: E=hν=hc/λ. При прохождении фотонов через вещество электроны атомных оболочек могут быть выбиты из атома. Это явление аналогично фотоэффекту, поэтому процесс истинного поглощения называют фотоэлектрическим. Скачок поглощения наблюдается тогда, когда энергии падающего фотона достаточно для выбивания электрона с одного из внутренних уровней атома.
Если рассматривать зависимость коэффициента истинного поглощения τm в сторону убывания длины волны, т.е. возрастания энергии падающих фотонов, то 1, 2, 3-й скачки соответствуют выбиванию электрона с 1, 2 или 3-го подуровней L-уровня атома, а 4-й - выбиванию электрона с K-уровня (рис. 5.7).
Рис. 5.7. Зависимость коэффициента истинного поглощения платины от длины волны падающего излучения
Явление фотоэлектрического поглощения лежит в основе целого ряда методов получения информации, среди которых наиболее важны EXAFS и XANES - методы анализа тонкой структуры рентгеновских спектров поглощения.
