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Was ist Röntgenstrahl-Spektroskopie?
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Röntgenstrahlspektroskopie ist eine Technik, die Photonen ermittelt und misst, oder Partikel des Lichtes, die Wellenlängen im Röntgenstrahlteil des elektromagnetischen Spektrums haben. Sie hat verwendet, um Wissenschaftlern zu helfen, die chemischen und elementaren Eigenschaften eines Gegenstandes zu verstehen.
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Es gibt einige verschiedene Röntgenstrahlspektroskopiemethoden, die in vielen Disziplinen des Wissenschaft und Technik, einschließlich Archäologie, Astronomie und Technik angewendet werden. Diese Methoden können unabhängig angewendet werden oder ein mehr Vollbild des Materials oder des Gegenstandes zusammen schaffen, die analysiert wird.
Geschichte
Wilhelm Conrad Röntgen, einem deutschen Physiker, wurde der erste Nobelpreis in der Physik im Jahre 1901 für seine Entdeckung von Röntgenstrahlen im Jahre 1895 zugesprochen. Seine neue Technologie wurde schnell gesetzt, um von anderen Wissenschaftlern und von Ärzten, entsprechend dem nationalen Gaspedal-Labor SLAC zu verwenden.
Charles Barkla, ein britischer Physiker, leitete Forschung zwischen 1906 und 1908, die zu seine Entdeckung führten, dass Röntgenstrahlen Eigenschaft von einzelnen Substanzen sein konnten. Seine Arbeit erwarb ihm einen Nobelpreis in der Physik, aber nicht bis im Jahre 1917 auch.
Der Gebrauch von Röntgenstrahlspektroskopie fing wirklich ein wenig früher im Jahre 1912 beginnend mit einem Vater-undsohnteam von britischen Physikern, von William Henry Bragg und von William Lawrence Bragg an. Sie verwendeten Spektroskopie, um zu studieren, wie Röntgenstrahlstrahlung auf Atome innerhalb der Kristalle einwirkte. Ihre Technik, genannt X-raykristallographie, wurde den Standard auf dem Gebiet bis zum dem folgenden Jahr gemacht und sie gewannen den Nobelpreis in der Physik im Jahre 1915.
Wie Röntgenstrahlspektroskopiearbeiten
Wenn ein Atom instabil ist oder mit energiereichen Partikeln bombardiert wird, sein Elektronübergang von einem Energieniveau zu anderen. Während die Elektronen justieren, absorbiert das Element und gibt energiereiche Röntgenstrahlphotonen auf eine Art frei, die Eigenschaft von Atomen ist, die dass bestimmtes chemisches Element bilden. Röntgenstrahlspektroskopie misst jene Energieänderungen, die Wissenschaftlern erlaubt, Elemente zu identifizieren und zu verstehen, wie die Atome innerhalb der verschiedenen Materialien aufeinander einwirken.
Es gibt zwei Hauptröntgenstrahlspektroskopietechniken: Wellenlänge-Dispersionsröntgenstrahlspektroskopie (WDXS) und Energie-Dispersionsröntgenstrahlspektroskopie (EDXS). WDXS misst die Röntgenstrahlen einer einzelnen Wellenlänge, die durch einen Kristall gebeugt werden. EDXS misst die Röntgenstrahlstrahlung, die durch die Elektronen ausgestrahlt wird, die durch eine energiereiche Quelle von geladenen Teilchen angeregt werden.
In beiden Techniken wie die Strahlung zerstreut wird, zeigt die Atomstruktur des Materials und deshalb, die Elemente innerhalb des Gegenstandes an, der analysiert wird.
Mehrfache Anwendungen
Heute wird Röntgenstrahlspektroskopie in vielen Bereichen des Wissenschaft und Technik, einschließlich Archäologie, Astronomie, Technik und Gesundheit verwendet.
Anthropologen und Archäologen sind in der Lage, versteckte Informationen über die alten Artefakte und die Überreste zu entdecken, die sie finden, indem sie sie mit Röntgenstrahlspektroskopie analysieren. Zum Beispiel wendete Lee Sharpe, außerordentlicher Professor von Chemie an Grinnell-College in Iowa und seine Kollegen, eine Methode an, die genannt wurde Spektroskopie der Röntgen-Fluoreszenz (XRF), um den Ursprung von den Obsidianpfeilspitzen zu identifizieren, die von den prähistorischen Leuten im nordamerikanischen Südwesten gemacht wurden.
Röntgenstrahlspektroskopie hilft auch Astrophysikern, zu lernen mehr über wie Gegenstände in der Raumarbeit. Zum Beispiel Forscher von Washington University in St.- Louisplan, zum von Röntgenstrahlen zu beobachten, die von den kosmischen Gegenständen, wie schwarzen Löchern kommen, mehr über ihre Eigenschaften zu lernen. Das Team, geführt von Henric Krawczynski, ein experimenteller und theoretischer Astrophysiker, Pläne, eine Art Röntgen-Spektrometer zu starten nannte ein Röntgenstrahlpolarimeter. Im Dezember 2018 anfangend, wird das Instrument in der Atmosphäre der Erde durch eine Langdauer, Helium-gefüllter Ballon verschoben.
Yury Gogotsi, ein Chemiker und Materialingenieur an Drexel-Universität in Pennsylvania, schafft Spray-auf Antennen und Wasserentsalzungsmembranen mit den Materialien, die durch Röntgenstrahlspektroskopie analysiert werden.
Die unsichtbaren Spray-auf Antennen sind, nur einige Dutzend Nanometer stark aber sind in der Lage, Radiowellen zu übertragen und zu verweisen. Eine Technik nannte Hilfen der X-rayAbsorptionsspektroskopie (XAS), zu garantieren, dass die Zusammensetzung des unglaublich dünnen Materials korrekt ist und hilft, die Leitfähigkeit zu bestimmen. „Hohe metallische Leitfähigkeit wird für gute Leistung von Antennen angefordert, also müssen wir das Material nah überwachen,“ sagte Gogotsi.
Gogotsi und seine Kollegen verwenden auch Röntgenstrahlspektroskopie, um die Oberflächenchemie von komplexen Membranen, die Wasser, indem sie entsalzen spezifische Ionen herausfiltern, wie Natrium zu analysieren.
Der Gebrauch von Röntgenstrahlspektroskopie kann in einigen Bereichen der medizinischen Forschung und der Praxis, wie in moderne CT-Scan-Maschinen auch gefunden werden. Das Sammeln von RöntgenstrahlAbsorptionsspektren während CT-Scans (über die Photonzählung oder Spektral-CT-Scanner) kann zur Verfügung stellen mehr ausführliche Information und Kontrast über, was los innerhalb des Körpers, mit unteren Strahlendosen von den Röntgenstrahlen und weniger oder keinem Bedarf an der Anwendung von Kontrastmitteln (Färbungen), entsprechend Phuong-Anh T. Duong, Direktor von CT bei Emory University Department der Radiologie und der Darstellungs-Wissenschaften in Georgia ist.