现在分析技术的安安

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1、现在分析技术的安安第一章X射线的物理学基础1-2X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。波动性X射线的波长范围：0.01-100?它是一种仅次于宇宙射线和一部分Y射线的波长很短的电磁波。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。电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列Y射线一X射线一紫外光一可见光f红外光一微波一无线电波硬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。

2、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射线的性质①是电磁波，具有波粒二象性。e=h•v=h(c/X),P=h/X；能被物质吸收，会产生干涉、衍射和光电效应等现象；与可见光比较，差别主要在波长和频率。②具有很强的穿透能力，通过物质时可被吸收使其强度减弱，能杀伤生物细胞。③沿直线传播，光学透镜、电场、磁场不能使其发生偏转。1-3X射线的产生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（

3、99%左右）能量转变成热能使物体温度升高。产生条件1•产生自由电了；2.使电了作定向的高速运动；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：⑴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。⑶窗口：窗口是X射线从阳极靶向外射出的地方。（4）焦点：焦点是指阳极靶血被电子朿轰击的地方，正是从这块烦积上发射出X射线。特殊构造的X射线管；⑴细聚焦X射线管；（2）旋转阳极X射线管。旋转阳极因阳极不断旋转，电子束轰击部位不断改变，故提高功率也不

4、会烧熔靶面。目前有lOOkW的旋转阳极，其功率比普通X射线管大数十倍。1-4X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；⑵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（白）色X射线。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。在一连续X射线谱上可看出：①各种波长射线

5、的相对强度（I）都相应地增高；②各曲线上都有短波极限，且短波极限值（入。）逐渐变小；③各曲线的最高强度值（入m）的波长逐渐变小。连续谱的特征前图表示管压为35KV时，用钮和钩作靶材料时的I〜入曲线。由图可见与靶无关。是由管压V决定的。短波限：连续X射线谱在短波方向有一个波长极限，称为短波限入0.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，V——电子通过两极时的电压降（静电单位）；h——普朗克常数。X射线的强度X射线的强度是指垂直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能

6、量总和。常用的单位是J/cm.s.X射线的强度I是由光子能量hv和它的数冃n两个因素决定的，即I二nhv•连续X射线强度最大值不在光子能量最大的入0处，而在1.5X0oX射线的强度连续X射线谱屮每条曲线下的面积表示连续X射线的总强度。也是阳极靶发射岀的X射线的总能量。（如图1・5）X射线管的效率实验证明，I与管电流、管电压、阳极靶的原子序数存在如下关系：2且X射线管的效率为：随着原子序数Z的增加，X射线管的效率提高，但即使用原子序数大的鹄靶，在管压高达lOOkv的情况下，X射线管的效率也仅有左右，99%的能量都转变为热能。标识（特征）X射线是在连续谱的基

7、础上叠加若干条具有一定波长的谱线，它和可见光中的单色相似，亦称单色X射线。标识X射线的特征当电压达到临界电压时，标识谱线的波长不再变，强度随电压增加。如钮靶K系标识X射线有两个强度高峰为Ka和KB,波长分别为0.71A和0.63A.产生机制标识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。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。产生机制处于激发状态的原子有自发回到稳定状态的倾向，此时

8、外层电子将填充内层空位，相应伴随着原子能量的降低。原子从高能态变成低能态吋,多出