第一章节X射线物理学基础幻灯片.ppt

质量吸收系数决定于吸收物质的原子序数和X射线的波长，关系为： 物质的原子序数越大，对X射线的吸收能力越强；对一定的吸收体，X射线的波长越短，穿透能力越强，表现为吸收系数的下降。 但随波长的降低，质量吸收系数并非呈连续变化，而是在某些波长位置上突然升高，出现了吸收限。 K为常数 质量吸收系数与波长的关系曲线 产生光电效应条件：X射线波长必须小于吸收限 光电效应解释吸收突变 当入射波长非常短时，它能打出K电子，形成K吸收。但因其波长太短，K电子不易吸收这样的光子能量，因此吸收系数小。 随着波长的逐渐增加，K电子也越来越容易吸收这样的光子能量，因此吸收系数逐渐增大，直到K吸收限波长为止。 如果入射X射线的波长比λK稍大一点，此时入射光子的能量已不能打出K电子，不产生K吸收；而对于L层电子来说，入射光子的能量又过大，也不易被吸收。因此，入射X射线波长比λK稍大一点时，吸收系数有最小值。 同理，可解释K吸收限至L吸收限之间曲线的变化规律。 五、X射线与物质相互作用的总结 热能 透射X射线衰减后的强度Ix 散射X射线 电子 荧光X射线 相干 非相干 反冲电子 俄歇电子 光电子 康普顿效应 俄歇效应 光电效应 入射X射线 强度I0 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。 电震的危险在高压仪器的周围是经常地存在的，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。安全措施有：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。 总结 X射线的性质、产生原理、产生条件 X射线管的结构 连续X射线谱产生机理、短波限 特征X射线谱产生机理、莫塞莱定律 X射线的强度 X射线与物质相互作用 宏观效应----X射线强度衰减 微观机制----X射线被散射,吸收 (1) 散射---相干散射,康谱顿散射 (2) 吸收---产生光电子,荧光X射线,俄歇电子 (3) 吸收限，滤波片及阳极靶的选择 光电效应 俄歇效应 吸收限 作业 1、X射线的强度 2、特征X射线 3、光电效应 4、俄歇效应 5、简述特征X射线谱的产生机理 二、特征X射线谱 钼靶X射线管发出的X射线谱 U＝35KV 特征X射线谱由一定波长的若干X射线叠加在连续X射线谱上构成，它和单色的可见光相似，具有一定的波长，故称单色X射线。每种元素只能发出一定波长的单色X射线，它是元素的标志，故也称为标识X射线。 1、特征X射线谱的特征 2、产生机理 3、莫塞莱定律 4、特征X射线的强度 5、阳极靶的选择 1、特征X射线谱的特征 当管电压超过某临界值时特征谱才会出现，该临界电压称激发电压。 不同的阳极靶，激发电压不同，产生的特征谱的波长也不同。 当管电压继续增加时，特征谱强度增加，但对应的波长保持不变。 特征谱的波长不受管电压、管电流的影响，只决定于阳极靶材元素的原子序数。 2、产生机理 特征X射线谱的产生机理与阳极物质的原子内部结构紧密相关的。 特征X射线的产生 原子系统内的电子按泡利不相容原理和能量最低原理分布于各个能级。在电子轰击阳极的过程中，当某个具有足够能量的电子将阳极靶原子的内层电子击出时，于是在低能级上出现空位，系统能量升高，处于不稳定激发态。较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁，并以光子的形式辐射出标识X射线谱。 机理： 由不同外层上的电子跃迁至同一内层上来而辐射的特征谱线属于同一线系，并按电子跃迁所跨越的电子能级数目多少的顺序，将这同一线系的谱线分别标以α、β、γ等符号。 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层空位跃迁时产生K系辐射。L→K填充空位时，产生Kα辐射；M →K填充空位时产生Kβ辐射。L系辐射：M →L,产生Lα辐射；N →L,产生Lβ辐射。M系辐射。。。 K系谱线： △l＝±1；△j＝0， ±1 K系谱线： Kβ光子的能量大于Kα光子的能量；但K层与L层为相邻能级，故L层电子向K层跃迁的几率远大于M层跃迁的几率，所以Kα谱线的强度约为Kβ的五倍。 电子跃迁选择定则：△l＝±1；△j＝0， ±1 Kα双线系电子分别由LⅢ和LⅡ两个亚层跃迁到K层时产生的辐射， LⅢ亚层上四个电子跃迁至K层几率比LⅡ上二个电子跃迁几率大一倍，故Kα1谱线的强度约为Kα2的两倍。 双线的波长相差很小，一般情况下分辨不开，统称为Kα线。 3、莫塞莱定律 特征X射线谱的波长只与阳极靶物质的原子结构有关，与其它外界因素无关，是物质