第1章X射线物理学基础.pptVIP

三、X射线光管的分类a.按制造材料可分：玻璃光管和金属陶瓷光管。b.按阳极靶可动与否：固定靶X光管；自转靶X光管。日本理学公司自转铜靶阳极第31页，共69页，星期日，2025年，2月5日四、X射线焦点（1）1.焦点：阳极靶面被电子束轰击并发出X射线的区域。尺寸和形状：取决于灯丝，螺线形灯丝产生长方形焦点。靶的焦点形状及接收方向2.衍射工作，希望X光有：较小焦点（分辨本领高）较高强度（曝光时间短）X射线出射角：常与靶面成3o～8o（常为6o）第32页，共69页，星期日，2025年，2月5日四、X射线焦点（2）3.焦点形状：1×l0mm长方形。表观焦点：在出射方向上X射线束的截面积，缩小。靶的焦点形状及接收方向4.表观焦点在窗口与焦点长边和短边不同位置。短边：表观焦点为正方，强度高。长边：表观焦点为线状，强度弱。第33页，共69页，星期日，2025年，2月5日五、X射线谱（一）连续X射线谱1.对X光管施不同电压，再测X射线强度和波长，得强度与波长关系曲线，称为X射线谱。Mo阳极靶不同管压下连续X光谱2.如：Mo靶V≤20kV时，曲线连续变化，称连续X射线谱（或白色X射线）。第34页，共69页，星期日，2025年，2月5日（二）连续X射线谱实验规律1.不同管压下，各连续谱均有强度最大值；随管压V↑→强度↑；最高强度波长λm↓（移向短波端）。a）管压影响2.在短波端均有最短极限波长称短波限λSWL，随管压↑→短波限λSWL↓（移向短波端）。3.X光最高强度约在1.5λSWL处。第35页，共69页，星期日，2025年，2月5日4.管压不变，管流↑→强度↑，但λSWL、λm不变。5.管压和管流相同，靶材Z↑→强度↑，但λSWL、λm不变。b）管流影响c）靶材影响第36页，共69页，星期日，2025年，2月5日（三）量子理论解释连续谱形成机理（1）1.量子理论观点：能量eV电子与靶原子碰撞，电子失去部分能量，并辐射出光子。每次碰撞产生一个能量为ε＝hν的光子，称此辐射为“韧致辐射”。如：当管流I=10mA时，电子数目n＝6.24×1016个/秒。如此多电子到达靶上时间和条件都不相同，且大多数电子须经多次碰撞，逐步把能量释放直到零，这样产生一系列能量为hνi的光子序列，即形成连续谱。第37页，共69页，星期日，2025年，2月5日何以存在短波限λSWL？一般情况：光子能量≤电子能量。极限情况：极少数电子一次碰撞将全部能量一次性转化为一个光子，此光子具最高能量和最短波长（短波限λSWL）。极限情况：光子能量＝电子能量，即将V和λ以kV和nm为单位，其它常数代入上式，则有：第38页，共69页，星期日，2025年，2月5日何以存在强度极大值？连续谱强度极大值存在原因：X射线强度：指在垂直于X光传播方向的单位面积上，在单位时间内光量子数目的能量总和。即由光子能量hν和光子数量n两因素决定的。则：X光最高强度约在1.5λSWL处。第39页，共69页，星期日，2025年，2月5日（四）连续X射线强度和发射效率（1）1、连续X射线总强度（靶发出X光总能量）与连续谱强度分布曲线下所包络的面积成正比。式中：Z－阳极靶的原子序数；i－管电流（mA）；V－管压（KV）；K1－常数约为1.1～1.6×10-9。第40页，共69页，星期日，2025年，2月5日2、X射线管效率：若X射线管仅产生连续谱时，若输入功率为iV，则产生连续X射线效率或X射线管效率η：可见，管压↑，靶材Z↑，管效率η↑；因常数K1＝(1.1～1.4）×10-9，很小，即使用W靶（Z=74），管压为100kV时，η≈1％（Cu：0.1％），故效率是很低的。为提高光管发射连续X射线的效率：①选用重金属靶，②施以高电压，就是这个道理。第41页，共69页，星期日，2025年，2月5日（五）特征（标识）X射线谱一、特征X射线谱1.当光管电压V增高到大于阳极靶材相应的某个临界值VK时，即则在连续谱的某特定波长处出现一些强度高，窄而尖锐的线形光谱峰。如图：Mo靶35kV(0.063nm和0.071nm)的谱线。第42页，共69页，星期日，2025年，2月5日一、特征X射线谱2.改变管流、管压，这些谱线只改变强度，而峰位所对应的波长λ不变。即特征波长λ只与靶材的原子序数Z有关，而与电压等无关，故称特征X射线。3