Syftet med den här laborationen är å ena sidan att förstå spektrum från röntgenrör (karakteristiska linjer och bromsstrålningkontinuum) och å andra sidan förstå hur man kan studera spektra genom Braggdiffraktion. Vi ska också bestämma Plancks konstant.
Leybolds röntgenapparat är mikroprocessor-styrd. Högspänningen är bara på när det behövs; så skyddas båda människokroppen och GM-röret. En PC läser in mätdata från röntgenapparaten, och plottar dem automatiskt med lämpliga axlar.
Röntgenstrålningen kommer från en anod när den träffas av elektroner med hög kinetisk energi. Vi har en anod som består utav koppar, och två som har en yta av molybden.
Vid molybden-anod börjar vi med en litiumfluorid-kristall i hållaren; vid koppar börjar vi med NaCl.
Tryck på U och vrid upp högspänningen till 35 kV med knappen ADJUST.
Tryck på I och vrid upp emissionsströmmen upp till 1,00 mA.
Kolla att tiden är inställd på 1 s genom att trycka på Δt.
Kolla att vinkelsteget är inställd på 0,1° per mätpunkt genom att trycka på Δβ.
Tryck på COUPLED för att få båda kristallen och detektorn att rotatera (i förhållande 1:2, såkallad θ-2θ mode). Tryck sedan på β limits för att ställa in vinkeln där mätningen ska börja (default 2,5°) och en gång till för var den ska sluta (default 30,0°).
Starta programmet X-Ray Apparatus på PC:n. Programmet känner av om kopplingen till röntgenapparaten fungerar. Vid problem - försök ändra serial (COM) port.
Tryck nu på SCAN för att börja en mätning. Detektorn och kristallen rör sig, högspänningen slås på automatiskt, displayn visar att detektorn registerar röntgenfotoner och datorn börjar rita upp en graf, som ska likna Turtons Fig. 2.20.
När mätningen är klar, kan man starta en ny scan. Datorn visar nu båda grafer, och reproducerbarheten ska vara god.
Mät topparnas mittpunkter med hjäp av mjukvaraverktyg under högerklick med datormusen. Bestäm de karakteristiska linjernas energi med hjäp av Braggs lag och litteraturvärden för 2d av NaCl (5,640 Å) eller LiF (4,027 Å). Jämför med litteraturvärden.
Tidigare har vi gjort ett experiment där vi bestrålade en yta med ljus av olika våglängder och bestämde Plancks konstant ut sambandet med de snabbaste elektronerna som kom emitterades. Nu ska vi göra tvärtom: vi skjuter elektroner med olika energier på anoden, och bestämmer Plancks konstant ur det linjära sambandet med de högsta fotonenergierna.
Täck kollimatorn med hållaren för zirkon-folien, och ta en ny scan. Jämför graferna - vad är den stora skillnaden?
Bearbetning: bestäm zirkonfiltrets tjocklek med hjälp av data från Center for X-ray Optics.
Ta nu några andra kristaller (NaCl, kisel från en solcell, HOPG-grafit, glimmer, en bit som du tog fram genom klyvning) och bestäm avståndet mellan Bragg-planen.