X射线产生与性质重点.pptVIP

X射线产生方法 固体靶源 同步辐射 等离子体源 同位素 核反应 其他 X射线管的X射线的产生原理 高速运动的电子与物体碰撞时，发生能量转换，电子的运动受阻失去动能，其中一小部分（1％左右）能量转变为X射线，而绝大部分（99％左右）能量转变成热能使物体温度升高。 能量为eV的电子与阳极靶的原子碰撞时，电子失去自己的能量，其中部分以光子的形式辐射，碰撞一次产生一个能量为hv的光子，这样的光子流即为X射线。单位时间内到达阳极靶面的电子数目是极大量的，绝大多数电子要经历多次碰撞，产生能量各不相同的辐射，因此出现连续X射线谱。 短波限 连续X射线谱在短波方向有一个波长极限，称为短波限λ0.它是由光子一次碰撞就耗尽能量所产生的X射线。它只与管电压有关，不受其它因素的影响。 相互关系为： X射线的强度 X射线的强度是指垂直X射线传播方向的单位面积上在单位时间内所通过的光子数目的能量总和。 常用的单位是J/cm2.s. X射线的强度I是由光子能量hv和它的数目n两个因素决定的,即I=nhv.连续X射线强度最大值在1.5λ0,而不在λ0处。 K层电子被击出时，原子系统能量由基态升到K激发态，高能级电子向K层空位填充时产生K系辐射。L层电子填充空位时，产生Kα辐射；M层电子填充空位时产生Kβ辐射。 由能级可知Kβ辐射的光子能量大于Kα的能量，但K层与L层为相邻能级，故L层电子填充几率大，所以Kα的强度约为Kβ的5倍。 产生K系激发要阴极电子的能量eVk至少等于击出一个K层电子所作的功Wk。Vk就是激发电压。 相干散射 物质中的电子在X射线电场的作用下，产生强迫振动。这样每个电子在各方向产生与入射X射线同频率的电磁波。新的散射波之间发生的干涉现象称为相干散射。 非相干散射 X射线光子与束缚力不大的外层电子 或自由电子碰撞时，电子获得一部分动能成为反冲电子，X射线光子离开原来方向，能量减小，波长增加。 非相干散射 非相干散射是康普顿（A.H. Compton ）和我国物理学家吴有训等人发现的，亦称康普顿效应。 非相干散射突出地表现出X射线的微粒特性，只能用量子理论来描述，亦称量子散射。 衍射实验中，它会增加连续背影，给衍射图象带来不利的影响，特别对轻元素。 X射线的吸收 物质对X射线的吸收指的是X射线能量在通过物质时转变为其它形式的能量，X射线发生了能量损耗。 物质对X射线的吸收主要是由原子内部的电子跃迁而引起的。这个过程中发生X射线的光电效应和俄歇效应。 光电效应 以X光子激发原子所发生的激发和辐射过程。被击出的电子称为光电子，辐射出的次级标识X射线称为荧光X射线。 产生光电效应，X射线光子波长必须小于吸收限λk。 X射线的衰减规律 当一束X射线通过物质时，由于散射和吸收的作用使其透射方向上的强度衰减。衰减的程度与所经过物质中的距离t和物质的线吸收系数μ成正比。 质量衰减系数μm μm随λ的变化是不连续的，其间被尖锐的突变分开。突变对应的波长为K吸收限。 吸收限 吸收限主要是由光电效应引起的：当X射线的波长等于或小于λ时，光子的能量 E 到击出一个 K 层电子的功 W，X射线被吸收，激发光电效应。使μm突变性增大。 吸收限与原子能级的精细结构对应。如 L系有三个副层，有三个吸收限。 滤波片的选择: 滤波片的吸收限应位于辐射源的Kα和Kβ之间，且尽量靠近Kα。强烈吸收Kβ，对Kα吸收很小； 使用滤波片，将Kα强度降低一半最佳。 Z靶40时: Z滤片=Z靶-1； Z靶40时: Z滤片=Z靶-2； 阳极靶的选择: 阳极靶Kα波长稍大于试样的K吸收限； 试样对X射线的吸收最小。 Z靶≤Z试样+1。 X射线的折射 X射线从一种介质进入另一种介质产生折射，折射率M非常接近1, M约为0.99999~0.999999 。 荧光屏法； 照相法； 辐射探测器法：X射线光子对气体和某些固态物质的电离作用可以被用来检查X射线的存在与否和测量它和强度。按照这种原理制成的探测X射线的仪器电离室和各种计数器。 X射线的安全防护 X射线设备的操作人员可能遭受电震和辐射损伤两种危险。 电震危险在高压仪器的周围经常存在，X射线的阴极端为危险的源泉。在安装时可以把阴极端装在仪器台面之下或箱子里、屏后等方法加以保证。 辐射损伤是过量的X射线对人体产生有害影响。可使局部组织灼伤，可使人的精神衰颓、头晕、毛发脱落、血液的组成和性能改变以及影响生育等。 安全措施：严格遵守安全条例、配带笔状剂量仪、避免身体直接暴露在X射线下、定期进行身体检查和验血。 X射线的探测与防护 X射线的探测 1 黄继武，多晶材料X射线衍射实验方法与应用，冶金工业出版社，2012。 4 孟昭富，小角X