X 선 분광법은 전자기 스펙트럼의 X 선 부분에 파장이있는 광자 또는 빛의 입자를 감지하고 측정하는 기술입니다. 과학자가 물체의 화학적 및 원소 적 특성을 이해하도록 돕는 데 사용됩니다.
고고학, 천문학 및 공학을 포함하여 많은 과학 기술 분야에서 사용되는 여러 가지 X- 선 분광법이 있습니다. 이 방법들은 독립적으로 또는 함께 사용되어 분석중인 재료 또는 물체에 대한보다 완벽한 그림을 만들 수 있습니다.
역사
SLAC National Accelerator Laboratory에 따르면 독일 물리학 자 빌헬름 콘라드 nt 트겐 (Wilhelm Conrad Röntgen)은 1901 년 엑스레이 발견으로 1900 년에 최초의 노벨 물리학상을 수상했습니다. SLAC National Accelerator Laboratory에 따르면 그의 새로운 기술은 다른 과학자들과 의사들에 의해 신속하게 사용되었습니다.
영국의 물리학자인 Charles Barkla는 1906 년에서 1908 년 사이에 연구를 수행하여 X- 선이 개별 물질의 특성이 될 수 있음을 발견했습니다. 그의 연구는 그에게 1917 년까지 물리학에서 노벨상을 받았다.
X 선 분광법의 사용은 실제로 1912 년 영국 물리학 자 윌리엄 헨리 브래그 (William Henry Bragg)와 윌리엄 로렌스 브래그 (William Lawrence Bragg)의 아버지와 아들 팀에서 시작하여 약간 일찍 시작되었습니다. 그들은 X- 선 방사선이 결정 내의 원자와 어떻게 상호 작용하는지 연구하기 위해 분광법을 사용했습니다. X-ray 결정학이라고하는 그들의 기술은 이듬해에이 분야에서 표준이되었으며 1915 년에 물리학에서 노벨상을 수상했습니다.
X 선 분광법 작동 방식
원자가 불안정하거나 고 에너지 입자로 충격을 받으면 전자가 한 에너지 수준에서 다른 에너지 수준으로 전이됩니다. 전자가 조정됨에 따라 원소는 특정 화학 원소를 구성하는 원자의 특성으로 고 에너지 X- 선 광자를 흡수하고 방출합니다. X- 선 분광법은 에너지의 변화를 측정하여 과학자가 원소를 식별하고 다양한 재료 내의 원자가 상호 작용하는 방식을 이해할 수 있도록합니다.
X- 선 분광법에는 파장 분산 형 X- 선 분광법 (WDXS)과 에너지 분산 형 X- 선 분광법 (EDXS)의 두 가지 주요 기술이 있습니다. WDXS는 결정에 의해 회절 된 단일 파장의 X- 선을 측정합니다. EDXS는 높은 에너지의 하전 입자 소스에 의해 자극 된 전자에 의해 방출 된 X- 선 방사선을 측정합니다.
두 가지 기술에서, 방사선이 분산되는 방법은 물질의 원자 구조를 나타내며, 따라서 분석 대상 물체 내의 요소를 나타냅니다.
여러 응용
오늘날 X- 선 분광법은 고고학, 천문학, 공학 및 건강을 포함한 많은 과학 기술 분야에서 사용됩니다.
인류 학자와 고고학자는 고대 유물에 대한 숨겨진 정보를 발견 할 수 있으며 X- 선 분광법으로 분석하여 발견합니다. 예를 들어, 아이오와 주 그린 넬 대학의 화학 교수 인 리 샤프 (Lee Sharpe)와 그의 동료들은 X 선 형광법 (XRF) 분광법을 사용하여 북미 남서부의 선사 시대 사람들이 만든 흑요석 화살촉의 기원을 알아 냈습니다. 이 팀은 2018 년 10 월 Journal of Archaeological Science : Reports에 결과를 발표했습니다.
X- 선 분광법은 또한 천체 물리학자가 우주의 물체가 어떻게 작용하는지에 대해 더 많이 배울 수 있도록 도와줍니다. 예를 들어, 세인트 루이스에있는 워싱턴 대학의 연구원들은 블랙홀과 같은 우주 물체에서 나오는 X- 선을 관찰하여 그 특성에 대해 자세히 알아볼 계획입니다. 실험적이고 이론적 인 천체 물리학자인 Henric Krawczynski가 이끄는이 팀은 X 선 분광계라고하는 X 선 분광계를 출시 할 계획입니다. 2018 년 12 월부터이 장비는 지구의 대기권에 오래 지속되는 헬륨으로 채워진 풍선으로 매달립니다.
펜실베이니아 Drexel University의 화학자이자 재료 엔지니어 인 Yury Gogotsi는 X- 선 분광법으로 분석 된 재료로 스프레이 온 안테나와 물 탈염 막을 만듭니다.
보이지 않는 스프레이 온 안테나는 두께가 수십 나노 미터에 불과하지만 전파를 전송하고 전달할 수 있습니다. XAS (X-ray Absorption Spectroscopy)라고하는 기술은 매우 얇은 재료의 구성이 정확하고 전도도를 결정하는 데 도움이됩니다. Gogotsi는“안테나의 우수한 성능을 위해서는 높은 금속 전도성이 필요하므로 재료를 면밀히 모니터링해야한다.
Gogotsi와 그의 동료들은 또한 X- 선 분광법을 사용하여 나트륨과 같은 특정 이온을 여과하여 물을 탈염시키는 복잡한 막의 표면 화학을 분석합니다.
X- 선 분광법의 사용은 현대의 CT 스캔 기계와 같은 의료 연구 및 실습의 여러 영역에서도 볼 수 있습니다. CT 스캔 중에 X- 선 흡수 스펙트럼을 수집하면 (광자 계수 또는 스펙트럼 CT 스캐너를 통해) 엑스선에서 방사선 량이 적고 사용 필요성이 적거나 없어서 신체 내부에서 일어나는 일에 대한 자세한 정보와 대비를 제공 할 수 있습니다. 조지아의에 모리 대학교 방사선과 및 영상 과학부 CT 책임자 인 Phuong-Anh T. Duong에 따르면 조영제 (염료)가 있다고한다.
더욱이 독서:
- NASA의 Imaging X-Ray Polarimetry Explorer에 대해서 더 읽어보세요..
- National Renewable Energy Laboratory에서 X-ray 및 Energy-Loss Spectroscopy에 대해 자세히 알아보십시오.
- NASA의 별에 대한 X- 선 분광법에 대한이 일련의 수업 계획을 확인하십시오.
