X射线物理基础重点.pptVIP

* 质量吸收系数 元素对不同波长X射线的 可查表，也可计算求得，一般情况下，光电效应为主： 式中：K—常数 Z—吸收体的原子序数 λ—X射线波长 吸收系数随着原子序数和波长剧烈变化 * 吸收系数影响因素 * 质量吸收系数的加和性 化合物、陶瓷、合金等物质的 是按组分元素 的加权平均求得： —吸收体中各元素质量百分数 Wi — 吸收体中各元素的质量吸收系数 * 吸收限 产生突变。 不连续处称为 吸收限。 相应的波长为 吸收限波长λK， λL等。 * 第一章 X射线分析 X射线物理基础 2学时 X射线衍射（XRD）原理 2学时 XRD方法 2学时 XRD图谱与物相分析 4学时 X射线光谱分析 2学时 * X射线的发现 1895年，德国物理学家W.C.Rontgen发现X射线，1895-1897年伦琴搞清楚了X射线的产生、传播、穿透力等大部分性质，并作出合理正确的判断和解释。 * X射线的发现 1880-1895 X射线在阴极射线相关研究中被多次发现。 其中：1896“我们不能要求伦琴射线的发现权，因为我们没有作出发现。我们能提出的顶多就是：先生们，您们记住六年前的这一天，世界上第一张用阴极射线得到的图片就是在宾夕法尼亚大学物理实验室得到的。” * X射线的基本性质与应用 医学诊断、治疗 工业探伤，安全检查 材料科学：物相分析、元素组成分析 …… 可穿透物体。穿透力与物质的原子序数有关。同一波长的X-射线，对原子序数低的物质穿透力强，对原子序数高的物质穿透力弱。 难以用透镜聚焦，折射系数接近1。 使某些物质发出荧光—可见光。 使物质的原子电离和激发，使气体导电。 可引起化学反应，使照相胶片感光，用于X-射线摄影。 可在生命组织中诱发生物效应，用作治疗。 * X射线的本质－电磁辐射 波长：0.001～10 nm,与物质的原子、离子间的距离相当，介于紫外线和?射线之间 波粒二象性 波性：解释与X射线的传播过程有关的干涉、衍射等现象 粒子性：考虑其与物质的相互作用时，被看成是微粒子流（光量子流或光子），光子的能量 E＝h ?＝hc/? * X射线的本质－电磁辐射 描述X-射线的物理参数： 反映X-射线”质”的“硬度” 反映X-射线”量”的“强度” 光子个数 “射线谱” = 光子能量 * X射线的产生 X射线管 封闭式热阴极X射线管，小功率 旋转阳极X射线管，大功率 同步辐射源 等离子体源 放射性同位素 宇宙射线 其他 * X射线管 高速电子遇靶突然停止产生X-射线 阴极灯丝，产生电子 高压（真空），加速电子 靶，阻挡电子，将电子能量转变为X-射线光子。 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。 * 同步辐射X射线 高能电子束的产生与加速 高能电子束以接近光速的速度沿圆形轨道运动，产生电磁辐射 非常昂贵，多用户，国家投资 * 同步辐射X射线光特点 辐射光的波长覆盖面大且连续可调 具有很高的亮度 有强的辐射功率 有好的准直性 脉冲光源，有特定的时间结构 同步辐射是偏振光 同步辐射是“光谱纯”的光 高度稳定性 可计算性 * X射线谱（ X射线管产生） X射线谱：强度随波长变化的关系曲线 λmin λ 相对强度I 连续X射线 特征X射线 * 连续X射线谱 特点： 每条曲线都有一个强度最大值和波长极限 强度随波长连续变化 连续谱中的强度最大值不在波长极限（光子能量最大处），而是在波长极限的1.5倍处。 其强度与管电压V、管电流i、阳极靶材的原子序数Z有关 I连续＝KiZVm，常数K （≈1.1~1.4×10－9（V－1））, m（ ≈ 2）。 机理： 高速电子进入核区，核区库仑场存在，速度发生变化，取连续值。 能量守恒：能量变成了什么？ 辐射出X-射线，注意大部分变成热。 其光子能量呈连续变化，称韧致辐射，或称刹车辐射。 I λ * 连续谱变化规律 i1 i2 i3 λ I 管流i3 i2 i1 I λ I λ 不同阳极 W Ag Mo I连续＝KiZVm * 短波限λo的形成 量子理论解释 短波限只与管电压有关，不受其它因素影响。 * 特征（标识）X射线谱 特点： 具有特定的波长。 叠加在连续X-ray谱上。 当管电压超过某一特定值Vk时产生。 产生原因：与阳极靶原子中内层电子跃迁过程有关。 * 特征X射线谱 原子系统内的电子按包利不相容原理和能量最低原理分布于各个能级，能级是不连续的，K层靠近原子核，能量最低。 管电压增加到一定数值，高能电子轰击