粒子束与材料的相互作用.PDFVIP

第三节 X射线的产生及其与物质的相互作用 X射线衍射分析、X射线荧光分析、X射线光 电子能谱分析和X射线激发俄歇能谱分析等材 料分析方法均以X射线为信号源。 来看一下X射线的产生 一、X射线的产生与X射线谱 1.源X射线的产生 图2-12 X射线管(原理示意图) X射线管产生的辐射按射线谱特征分为连续X射线和 特征X射线两类。 2.连续X射线谱 连续X射线是覆盖很大波长范围且连续变化的电磁辐射。 图2-13 连续X射线谱及管电压(V)对连续谱的影响(钨靶) 改变V 、i(管电流)及更换靶材均可影响连续 谱．V增加，则λ0减小，且I （λ）曲线上 移。 i增加，则I （λ）上移，但λ不变 0 靶材原子序数(Z)增加，也使I （λ）上移， 且λ0不变． 电子与靶材的碰撞是一个随机过程，能量的 变化是很多的，存在着能量的损失。 假设，能量一点没有损失，且全部转变成光 子能量，则相应的波长最小， λ＝hc/ Ev(短波限) 0 3.特征X射线谱 特征X射线的产生与俄 歇电子产生有些类似，前 面我们曾经提到。 能量大，使得内层电子 产生空位，这样，较外层 的电子向内层产生跃迁， 即产生了X特征射线 特征X射线谱是出现在 连续X射线谱上 图2-14 特征X射线的产生 若K层产生空位，其外层电子向K层跃迁产 生的X射线统称为K系特征辐射，其中由L 层或M层或更外层电子跃迁产生的X系特征 辐射分别顺序称为K ，K ，…射线；但距K α β 层越远的能级，电子向K层跃迁几率越小， 相应产生的辐射光子数越少，故通常除 K 、K 外，忽略其它辐射。若L层产生空 α β 位，其外M，N，…层电子向其跃迁产生的 谱线分别顺序称为L ，L ，…射线，并统 α β 称为L系特征辐射。M系等依此类推。 图2-15 特征X射线谱及管电压对特征谱的影响 钼钯K系 1-20kV 2-25kV 3-35kV 特征X射线谱的三条规律 K，L，…系谱线激发电压V ，V ，…不同， K L 有VK ＞VL ＞…； 同系各谱线按α、β…波长顺序减少，如λ ＜λ 等 β α 特征谱线位置(波长)仅与靶材(Z)有关而与V无 关(V＞V激发，继续增加V ，仅使谱线强度增加) 特征谱线波长与物质原子序数的关系由莫 塞菜(Mose1ey)定律表述，即 1 ( c−z ) σ λ (2-26) 式中：c与σ——与线系有关的常数。 特征X射线的产生遵从光谱选律。 特征X射线也有多重线系，如图2-16所示之 K 与K 为K 的双重线，分别由L 及L 层 α1 α2 α 2 3 电子向K层跃迁而产生。 图2-16 K 射线的双重线K 与K (钼靶) α α1