X射线物理学基础.pptVIP

并由光的干涉条件出发导出描述衍射线空间方位与晶体结构关系的公式（称劳埃方程）。 第一节 X射线的性质 第二节 X射线的产生与X射线谱 二、实验规律 1、阳极靶材（Z）不同，产生的特征X射线的波长也不同。 由莫塞莱定律：特征X射线波长λ和阳极靶材原子序数Z关系 二、实验规律 4、激发电压：取决于阳极靶的原子序数Z。 不同阳极靶材：其临界激发电压是不同的。 * 2、产生K系荧光辐射条件：入射光子能量hν须大于或等于K层电子的逸出功WK，即： VK－把原子中K层电子击出所需的最小激发电压。 λK－把K层电子击出所需的入射光最长波长。 表明：只当入射X光波长λ≤λK＝1.24／VK 时，才能产生K系荧光辐射。 * 3、光电效应：使入射X射线消耗大量的能量，表现为物质对入射X射线的强烈吸收。 在质量吸收系数曲线（μm-λ）上，表现为吸收系数的突变，此对应波长称吸收限λK 。 （如图） 图1-10 X光量子能量及质量吸收系数随波长的关系 * 激发限和吸收限 4、讨论光电效应产生的条件时，λK 称K系激发限； 讨论X射线被物质吸收时，λK 称为吸收限。 a. 当入射线波长λ↓→光子能量↑ ，易穿过吸收体，则质量吸收系数μm ↓ ； b. 当λ＝λK时，入射光子能量刚好击出吸收体的电子，形成大量光电子及二次荧光，光电效应最强烈，使μm／ρ突然上升； c. 当λ进一步↓ ，λλK，光电效应饱和，多余能量穿透过吸收体；λ↓→穿透↑，μ／ρ↓。 * 5. 注意：吸收限：λK＝1.24／VK (nm)； 连续X射线谱中短波限：λ0=1.24／V(nm)两者形式完全相同，但意义决然不同。 * 二、俄歇（Auger）效应（一） 1、俄歇效应: 当K层电子被击出，原子处K激发态，能量为EK。若LⅠ层电子跃入K层填补空位。能量由EK→ELⅠ，且释放出多余能量。若能量被另一LⅠ电子或较外层电子所吸收，该电子受激发而逸出，即为俄歇电子。 ?光电子 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ° ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ° ° 俄歇电子? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ° ° 俄歇电子? KL1L1 LM1M1 EK EL1 EM1 * 二、俄歇(Auger)效应（二） 2、俄歇电子能量有固定值，按上例近似为 光电子、俄歇电子和荧光X射线三种过程示意图 此具有特征能量的电子是俄歇（M. P .Auger）于1925年发现的，称为俄歇电子。 从L层逃出的叫 KLL 俄歇电子；也可存在 KMM 俄歇电子。 * 二、俄歇（Auger）效应（三） 1、俄歇电子能量：只取决于该物质的原子能级结构，是一种元素的固有特征。 2、俄歇电子能量很低：只有几百eV，深处信号测量不到。 俄歇电子能谱仪：最合适对固体表面2～3层原子层的成分分析，并还可进行逐层分析。 3、试验表明：轻元素俄歇电子的发射几率比荧光X射线发射几率大。所以，俄歇谱仪适合于对轻元素的成分分析。 * 五、X 射线谱 （一）连续X射线谱 对X光管施加电压V，并维持一定管电流 i，得到X射线强度和波长的关系曲线，称为连续X射线谱。 Mo阳极靶不同管压下连续X光谱 如：Mo靶V≤20kV时，各电压下曲线连续变化的连续X射线谱。 特点： X射线波长从一最小值λSWL向长波方向延伸，强度在λm 处最大值。 λSWL称为该管压下的短波限 。 * （二）连续X射线谱实验规律 X射线连续谱受管压V 、管电流 i 和阳极靶材的原子序数 Z 的作用，其规律： a）管压影响 2、X光最高强度约在1.5λSWL处。 1、随管压V↑→ 各波长X射线强度↑； 短波限λSWL和最高强度波长λm 均减小↓（移向短波端）。 * 3、当管压不变，管流↑→各波长X射线强度↑，但λSWL 、λm不变。 4、在相同管压和管流下，阳极靶材Z↑→连续谱的强度↑，但λSWL、λm不变。 b）管流影响 c）靶材影响 * （三）量子理论解释连续谱形成机理（1） 1. 量子理论观点： 能量 e V 电子与靶原子碰撞，电子失去部分能量，并辐射出光子。每次碰撞产生一个能量为ε＝hν的光子，称此辐射为“韧致辐射”。 如：当管流 I =10mA时，电子数目 n ＝6.24×1016个/秒。 如此多电子到达靶上时间和条件都不相同，且大多数电子须经多次碰撞，逐步把能量释放直到零，这样产生一系列能量为 hνi 的光子序列，即形成连续谱。 * 何以存在短波限λSWL？ 一般情况：光子能量≤电子能量。 极限情况：极少数电子一次碰撞将全部能量一次性转化为一个光子，此光子具最高能量和最短波长（短波限λSWL）。 极限情况：电子能量＝光子能量，即