材料近代分析测试技术

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1、材料近代分析测试方法滨州学院路密第一章X射线物理基础1.1FundamentalprinciplesX-rayspectroscopymeasurementsprovidemuchusefulinformationaboutthecompositionandstructureofmaterial.X-Raysaredefinedasshort-wavelengthelectromagneticradiationproducedbythedecelerationofhigh-energyelectronsorbyelectronic

2、transitionsinvolvingelectronsintheinnerorbitalsofatoms.ThewavelengthrangeofX-raysisfromperhaps10-5Åtoabout100Å;conventionalX-rayspectroscopyis,however,largelyconfinedtotheregionofapproximately0.1Åto25Å.第一章X射线物理基础1.1X射线的本质1895伦琴(Roentgen)发现X射线1912劳厄（Laue）晶体的X射线衍射1915布拉

3、格父子(Bragg)分析晶体结构1发现2产生X射线的条件1.产生自由电子的电子源；2.自由电子的撞击靶；3.阴、阳极之间的高电压；4.高的真空系统。第一章X射线物理基础3特征ε=hν第一章X射线物理基础1.2X射线谱1.2.1连续X射线谱1.各种波长射线的相对强度随管压的增加而增加；2.各种波长射线的相对强度随管电流的增加而增加；但λm和λ。不变；3.改变阳极靶元素时，各种波长的相对强度随靶元素的原子序数的增加而增加。思考题：为什么存在短波限λ。？连续谱的衍射总强度与管电流强度、靶的原子序数以及管电压的平方成正比。X射线管的效率很

4、低，工作时需要冷却水。第一章X射线物理基础1.2.2特征X射线1产生条件对于特定元素的靶，当管电压超过某一临界值后，强度分布会出现显著变化，在特定波长的地方，强度会显著地增大。思考题：1为什么特征X射线的波长是一个固定值？2.为什么特征X射线的产生需要一个临界电压？第一章X射线物理基础Theemissionbehaviorofmolybdenumistypicalofallelementshavingatomicnumberslargerthan23;thatis,theX-raylinespectraareremarkablys

5、implewhencomparedwithultravioletemissionandconsistsoftwoseriesoflines.TheshorterwavelengthgroupiscalledtheKseriesandtheothertheLseries.Elementswithatomicnumberssmallerthan23produceonlyaKseries.AsecondcharacteristicofX-rayspectraisthattheminimumaccelerationvoltagerequi

6、redfortheexcitationofthelinesforeachelementincreaseswithatomicnumber.Thus,thelinespectrumformolybdenumdisappearsiftheexcitationvoltagedropsbelow20kV.Itisimportanttonotethatforallbutthelightestelements,thewavelengthsofcharacteristicX-raylinesareindependentofthephysical

7、andchemicalstatesoftheelements,becausethetransitionsresponsiblefortheselinesinvolveelectronsthattakenopartinbonding.ThepositionoftheKαlinesformolybdenumisthesameregardlessofwhetherthetargetisthepuremetal,itssulfide,oritsoxide.第一章X射线物理基础1.3X射线与物质的相互作用X射线照射到物质上与物质的相互作用是

8、个很复杂的过程。从能量转换的角度看，可归纳为三个能量转换过程：E1:散射能量；E2:吸收能量，包括真吸收变热部分和光电效应、俄歇效应、正电子吸收等；E3:透过物质，继续沿原来入射方向传播的能量，包括波长改变和不改变部分。2莫塞来（Mosley)定律