无机材料测试技术思考与练习题答案.doc

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1、1、X射线产牛的基本条件是什么？X射线的性质有哪些？答:X射线产生的基本条件：(1)产牛自由电子(2)使电子做定向高速运动(3)在其运动的路径上设置一个障碍物，使电子突然减速。X射线的性质：X射线肉眼看不见，可使物质发出可见的荧光，使照札I底片感光，使气体电离。X射线沿直线传播，经过电场或磁场不发牛偏转，具有很强的穿透能力，可被吸收强度衰减，杀伤牛物细胞。2、连续X射线谱及特征X射线谱的产牛机理是什么？答：连续X射线谱的产牛机理：当高速电子流轰击阳极表面吋，电子运动突然受到阻止，产牛极人的负加速度,一个带有负电荷的电子在受到这样一种加速度吋，电子周围

2、的电磁场将发牛急剧的变化，必然要产牛一个电磁波，该电磁波具有一定的波长。而数量极大的电子流射到阳极靶上吋，由于到达靶面上的吋间和被减速的情况各不相同，因此产牛的电磁波将具有连续的各种波长，形成连续X射线谱。特征X射线谱的产生机理：当X射线管电压加大到某一临界值Vk吋，高速运动的电子动能足以将阳极物质原子的K层电子给激发出来。于是低能级上出现空位，原子系统能力升高，处于不稳定的激发状态，随后高能级电子跃迁到K层空位，使原子系统能量降低重新趋于稳定。在这个过程屮，原子系统内电子从高能级向低能级的这种跃迁,多余的能量将以光子的形式辐射出特征X射线。3、以表

3、1.1的元索为例，说明X射线K系波长随靶材原子序数的变化规律，并加以解释？答：根据莫赛莱定律卜K(Zp),靶材原子序数越大，X射线K系波长越小。靶材的原子序数越大，对于同一谱系，所需激发电压越高，h—=eVk,X射线K系波长越小。4、什么是X射线强度、X射线相对强度、X射线绝对强度？答：X射线强度是指垂直于X射线传播方向的单位面积上在单位时间内通过的光子数FI的能量总和。5、为什么X射线管的窗口要用Be做，而防护X光时要用Pb板?答：丄飞-“叔，Be吸收系数和密度比较小，强度透过的比较大；而Pb吸收系数和密度比较大，强度透过的比较小。因此X射线管的窗

4、口要用Be做，而防护X光吋要用Pb板。6、解释X射线的光电效应、俄歇效应与吸收限，吸收限的应用有哪些？答：光电效应：X射线与物质作用，具有足够能量的X射线光子激发掉原子K层的电子，外层电子跃迁填补，多余能量辐射出来，被X射线光子激发出来的屯子称为光电子，所辐射的X射线称为荧光X射线，这个过程称为光电效应。俄歇效应：原子在X射线光子的作用下失掉一个K层电子，它所处状态为K激发态，当一个b层电子填充这个空位后，就会有数值等于EL2-Ek的能量释放出来，当这个能量EL2-Ek>EL,它就有可能使L?、L3、M、N等层的电子逸岀，产牛相应的屯子空位，而这被K

5、“荧光X射线激发岀的电子称为俄歇电子，这个过程称为俄歇效应。7、说明为什么对于同一材料其入kV入kp<入ka0答：导致光电效应的X光子能量=将物质K电子移到原子引力范围以外所需作的功h«=Wk；hvka=EL-Ek=Wk-WL=hvk-hvL；hvkp=EM-Ek=Wk-WM=hvk-hvMh忙hvk-hvM

6、能否用CukaX射线激发CuLa荧光辐射?为什么？答：根据能量关系，M、K层Z间的能量差大于L、K成Z间的能量差，K、L层之间的能量差大于M、L层能量差。由于释放的特征谱线的能量等于壳层间的能量差，所以k卩的能量大于ka的能量，ka能量大于La的能量。因此在不考虑能量损失的情况下：(1)Cuka能激发Cuka荧光辐射；(能量相同)(2)Cuk卩能激发Cuka荧光辐射;(kp>ka)(3)Cuka能激发CuLa荧光辐射；(ka>La)9、试计算当管电压为50kV时，X射线管屮电子在撞击靶面吋的速度与动能,以及对所发射的连续谱的短波限和辐射光子的最人能量

7、是多少？解：已知条件：U=50kv；电了静止质量mo=9.1xio_3lkg；光速c=2.998><108m/s；电子电量e=1.602xl0',9C；普朗克常数h=6.626xl0_34J-s电子从阴极飞出到达靶获得的总动能E=cU=1.602xl0-19Cx50kv=&0"10」如由于E=moVo2/2,所以电子与靶碰撞时的速度为vo=(2E/mo)12=4.2xl06m/s连续谱的短波限b的犬小仅取决于加速电压&(入)=12400/v(伏)=0.248A辐射出来的光了的最大动能为E°=ho~hc/X()—1.99x10',5J10、计算0.07

8、1nm(MoKa)和0.154nm(CuKa)的X射线的振动频率和能量。C解：对于某物质X射线的振动频率卩=