理学类X射线及物理学基础.pptVIP

2- 第二章 X射线的物理学基础 2-1 X射线的本质； 2-2 X射线的产生； 2-3 X射线谱； 2-4 X射线与物质相互作用； 2-5 X射线的探测与防护； 2-1 X射线的本质 X射线的本质是电磁辐射，与可见光完全相同，仅是波长短而已，因此具有波粒二像性。 (1)波动性; (2)粒子性。 相关习题： 波动性 X射线的波长范围： 0.01~100 ? 表现形式：在晶体作衍射光栅观察到的X射线的衍射现象，即证明了X射线的波动性。 硬X射线：波长较短的硬X射线能量较高，穿透性较强，适用于金属部件的无损探伤及金属物相分析。 软X射线：波长较长的软X射线能量较低，穿透性弱，可用于分析非金属的分析。 X射线波长的度量单位常用埃（?）或晶体学单位（kX）表示；通用的国际计量单位中用纳米（nm）表示，它们之间的换算关系为： 1nm=10 ? = m 1kX=1.0020772±0.000053A (1973年值)。 粒子性 特征表现为以光子形式辐射和吸收时具有的一定的质量、能量和动量。 表现形式为在与物质相互作用时交换能量。如光电效应；二次电子等。 X射线的频率ν、波长λ以及其光子的能量ε、动量p之间存在如下关系： 式中h——普朗克常数，等于6.625× J.s; c——X射线的速度，等于2.998× cm/s. 相关习题： 1.试计算波长0.71A（Mo-Kα）和1.54A（Cu- Kα）的X射线束，其频率和每个量子的能量？ 解答 2-2 X射线的产生 (1)产生原理； (2)产生条件； (3)过程演示； (4) X射线管； (5)其它X射线装置。 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。 产生条件 1.产生自由电子； 2.使电子作定向的高速运动; 3.在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突然减速或停止。 X射线管 1.X射线管的结构；图1-2； 2.特殊构造的X射线管； 3.市场上供应的种类。 X射线管的结构 封闭式X射线管实质上就是一个大的真空（ ）二极管。基本组成包括： (1)阴极：阴极是发射电子的地方。 (2)阳极：亦称靶，是使电子突然减速和发射X射线的地方。 (3)窗口：窗口是X射线从阳极靶向外射出的地方。 (4)焦点：焦点是指阳极靶面被电子束轰击的地方，正是从这块面积上发射出X射线。 特殊构造的X射线管； (1)细聚焦X射线管； (2)旋转阳极X射线管。 市场上供应的种类 (1)密封式灯丝X射线管； (2)可拆式灯丝X射线管. 2-3 X射线谱 由X射线管发射出来的X射线可以分为两种类型： (1)连续X射线； (2)标识X射线。 连续X射线 具有连续波长的X射线，构成连续X射线谱，它和可见光相似，亦称多色X射线。 产生机理； 演示过程； 短波限； X射线的强度。 产生机理 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： 式中e——电子电荷，等于 静电单位； V——电子通过两极时的电压降（静电单位）； h——普朗克常数，等于 相关习题： 相关习题 试计算用50千伏操作时，X射线管中的电子在撞击靶时的速度和动能，所发射的X射线短波限为多少？ X射线的强度 X射线的强度是指行垂直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