X_ray1.ppt

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1、徐甲强2010.12X射线衍射及其晶体结构分析X射线粉晶衍射分析第一节X射线的发生与性质伦琴在担任德国维尔茨堡大学校长的就职演说时说：“大学是科学研究和思想教育的培养园地，是师生陶冶理想的地方，大学在这方面的重大意义大大超过了它的实际价值。”“X射线”是德国物理学家伦琴（Roentgen)于1895年11月8日发现，并很快以“论一种新射线”为题发表论文公之于世。李鸿章在X光被发现后仅7个月就体验了此种新技术，成为拍X光片检查枪伤的第一个中国人。X-radiationMicrowavesg-radiationUVIRRadiowaves10-610-3110310

2、61091012Wavelength(nm)可见光微波无线电波1.1什么是X光1895年，W.C.Roentgen在研究阴极射线管时发现X射线。－X射线透视技术。1912年，M.VonLaue以晶体为光栅，发现了X射线的衍射现象，确定了X射线的电磁波性质。X射线是种电磁辐射，波长比可见光短，介于紫外与γ射线之间,λ=0.01-100A。1913年，Bragg父子测定了第一个晶体结构（NaCl），提出Bragg方程。X射线具有波粒二象性。解释它的干涉与衍射时，把它看成波，而考虑它与其他物质相互作用时，则将它看成粒子流，这种微粒子通常称为光子。X-ray的能量与频率

3、或波长相关，Planck‘s定律:Energy/photon（能量/光子）=h=hc/h=6.6310-34J·slEX-ray的强度与振幅相关：Intensity（强度）=

4、A

5、2，强度无方向。A强度与能量的的区别：强度指光子数的多少，能量指每个光子所携带的能量。1)X光不折射，因为所有物质对X光的折光指数都接近1。因此无X光透镜或X光显微镜。X光与可见光的区别2)X光无反射。3)X光可为重元素所吸收，故可用于医学造影。如果所有光波是同相的，即峰值都重合，就称之为相干的，coherent.非coherent的光波相互干扰，导致强度的减弱.在同一方向的射线

6、称为准直的（平行的）collimatedbeam.电灯泡的光线是发散的,射向地球的太阳光基本是collimated。如果所有光波的频率相同（即波长一致），就之为单色的，反之为多色的。灯泡是多色的，激光是单色的。关于电磁波的三个术语由于X-Ray是高能电磁波，必由高能过程产生。1)电子在高压电场中轰击金属靶；2)加速电子或质子，用磁体突然改变其路径；3)在导体中突然改变电子的运动方向；4)电子在TV或VCD装置中减速；5)核爆炸或宇宙射线的作用。1.2X-Ray的发生X射线管由阳极靶和阴极灯丝组成，两者之间作用有高电压，并置于玻璃金属管壳内。阴极是电子发射装置，受

7、热后激发出热电子；阳极是产生X射线的部位，当高速运动的热电子碰撞到阳极靶上突然动能消失时，电子动能将转化成X射线。冷却水靶（阳极）铜X射线X射线真空钨丝玻璃管座（接变压器）铍窗聚焦罩封闭式X射线管电子束X射线高功率旋转阳极Planck‘slaw:Energy（photon）＝h=hc/l波长越短，能量越高。能够转化为X光的最大能量为hc/lo=eV因此产生的X光的最短波长受能量的限制最短波长为lswl（短波限:shirtwavelengthlimit)swl=hc/KE=hc/eV=12400/eV由于产生热的限制，对管的能量（千瓦）输入有个限度。旋转阳极的

8、典型参数是40kV和100mA，功率为4kW。思考：1为何X光管应抽真空？2旋转阳极靶为何不必采用冷却水？X射线谱白色(连续)X射线不同性质的碰撞产生连续谱，称为白色X光(brakingradiation)。CharacteristicpeaksContinuousradiationHigh-energystimulusLaKbKalswlIntensityofemittedradiationLow-energystimulusEnergyWavelengthShortwavelengthlimit发光管中的总光子数(即白色X射线的强度)与:1阳极靶原子序数Z

9、成正比;2与灯丝电流i成正比;3与电压V二次方成正比:I白色iZV2可见，连续X射线的总能量随管电流、阳极靶原子序数和管电压的增加而增大。CharacteristicpeaksContinuousradiationHigh-energystimulusLaKbKalswlIntensityofemittedradiationLow-energystimulusEnergyWavelengthShortwavelengthlimit特征X射线随电压增加，X谱线上出现尖峰。尖峰在很窄的电压范围出现，产生X光的波长范围也很窄。称为特征X射线(characterist

10、icpeaks)当一个外