第一章第一节_X射线产生及其物理作用.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * （二）．X射线的吸收 X射线通过物质时发生能量损失，吸收的能量引发物质中原子内部的电子跃迁，发生X射线的光电效应和俄歇效应。 * （1）二次特征辐射 当入射x射线光子能量达到某一阈值可击出物质原子内层电子时，产生光电效应，并形成二次特征辐射。与此能量阈值相应的波长称为物质的吸收限, 亦称为K系特征辐射的激发限，用λK代表。 产生光电效应的条件：X射线光子波长必须小于吸收限λk。 辐射条件：激发限λK≦1.24/UK （nm） UK——把原子中K壳层电子击出原轨道所需要的最小激发电压； * λK在讨论光电效应产生的条件时叫做K系激发限；若讨论X射线被物质吸收(光电吸收)时，又可把λK叫吸收限。 推导: 为产生K系荧光辐射，入射光子的能量hv入射必须大于或等于K层电子的逸出功WK，即 hv入射＝hc/λ入射≥WK λ入射≤hc/eUK=1.24/UK=λK * 说明： 当入射X射线波长刚好小于等于λK时，可发生此种物质对波长为λk的X射线的强烈吸收，而且正好在λ入射＝λK＝1．24／UK时吸收最为严重，形成所谓的吸收边，此时荧光散射也最严重。 * 吸收限的应用： 可利用λK = 1.24/UK计算激发电压，如K层激发的X射线波长 λk＝0.1nm 滤波片的选择 使滤片吸收限位于辐射源的Kα和Kβ间尽量靠近Kα，强烈吸收Kβ； 因滤片厚对Kα吸收增大，Kα强度减小到一半时，Kβ/Kα将由滤前1/5→1/500,故尽量将Kα吸收一半； 实验确定：Z靶＜40时，Z片＝Z靶－1 Z靶＞40时，Z片＝Z靶－2 * 图4－6质量吸收系数（μm)与λ的关系 * * 阳极靶的选择：阳极靶波长稍大于试样的K吸收限，Z靶≦Z试样＋1，此时：入射X射线不在试样上产生荧光X射线，吸收又最小，减轻衍射花样的背底强度。 * （2）X射线的衰减 X射线透过物质时，因散射和吸收作用，投射方向和强度必定减弱。 朗伯定律：单色光照射到均匀介质上，均匀介质对光强的衰减程度，即介质原子对入射光子的吸收几率，与介质的厚度（t）成正比。 dIt/It=-μdt μ—比例常数，与入射线波长及物质有关，称为该物质对入射X射线的衰减系数，亦称为线衰减系数。 * 上式积分得： It= I0e-μt t为介质厚度； I/I0称为穿透系数 μ的物理意义：单位体积物质引起的相对衰减量。 * 2）质量吸收（衰减）系数μm 设：μm＝μ/ρ，则： It= I0e-ρtμm μm的物理意义：X射线通过单位面积，单位质量物质后强度的相对衰减量。 各元素有各自确定的质量吸收系数；对单元素物质，有 μm ≈Kλ3Z3 K—常数 λ—入射波长 Z—原子序数 * 吸收限与质量吸收的关系： 吸收限由光电效应引起，由于存在λk，使μm随λ的变化不连续，其间被尖锐的突变分开。 吸收限与原子能级的精细结构对应。 * 3）复杂物质的质量吸收系数若由n个元素组成，则： （μm）j——元素j的质量衰减系数； wj——元素j的质量分数。 * 第三节 X射线的探测与防护 一、X射线的探测方法 1．照相法—利用X射线透过后在底片上还原成银的数量导致的黑 度不同来探测。 2．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检测。 二、防护 1．用铅屏蔽； 2．不能把器官暴露在射线下； 3．正常工作后，立即离开； 4．铅手套，眼镜，围裙。 不防护后果：组织坏死，神经衰弱，头晕，脱发，血液及生育问题 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 4、辐射的散射 辐射的散射指电磁辐射(与物质发生相互作用)部分偏离原入射方向而分散传播的现象。 物质中与入射的辐射即入射线相互作用而致其散射的基本单元可称散射基元。 散射基元是实物粒子，可能是分子、原子中的电子等，取决于物质结构及入射线波长大小等因素。 * —— 晶体中的电子散射 X射线等谱域的辐射照射晶体，电子是散射基元。 相干散射（经典散射或汤姆 晶体中的电子