1、 X光的實驗思考 0561019 丁誠誠 摘要：運用GM計數(shù)管對接收器接收到的X光的強弱進(jìn)行直接的觀察，了解管流、管壓和接受器距離對觀察到X光譜強弱的影響。關(guān)鍵詞：管流、管壓、 X光譜引言1895年，著名的德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線；1912年，德國物理學(xué)家勞厄等人發(fā)現(xiàn)了X射線在晶體中的衍射現(xiàn)象，確證了X射線是一種電磁波。1912年，英國物理學(xué)家Bragg父子利用X射線衍射測定了NaCI晶體的結(jié)構(gòu)，從此開創(chuàng)了X射線晶體結(jié)構(gòu)分析的歷史。X光實驗的原理和儀器X射線是一種電磁波，具有波粒二象性； X射線的波長： 102 102 。X射線的 l（ ）、振動頻峰 u 和傳播速度C（ms-1）符合 l

2、= c / u 。X光的波長如下圖所示： 高速運動的電子流和高能輻射流（r射線、X射線和中子流）在突然被減速時均能產(chǎn)生X射線。實驗所用的X光管如下圖所示：電子槍用來產(chǎn)生電子并將電子束聚焦,鎢絲燒成螺旋式,通以電流鎢絲燒熱放出自由電子。金屬靶發(fā)射x射線，陽極靶通常由傳熱性好熔點較高的金屬材料制成，如銅、鉬、鎳、鐵、鋁等。整個X射線光管處于真空狀態(tài)。當(dāng)陰極和陽極之間加以數(shù)十千伏的高電壓時，陰極燈絲產(chǎn)生的電子在電場的作用下被加速并以高速射向陽極靶，經(jīng)高速電子與陽極靶的碰撞，從陽極靶產(chǎn)生X射線，這些X射線通過用金屬鈹（厚度約為0.2mm）做成的x射線管窗口射出，即可提供給實驗所用。 X光譜分為連續(xù)譜和

3、特征光譜兩部分：連續(xù)譜的強度隨著X射線管的管電壓增加而增大，最大強度所對應(yīng)的波長lmax變小，最短波長界限l0減小 ；波長一定、強度很大的特征譜特征譜只有當(dāng)管電壓超過一定值Vk（激發(fā)電壓）時才會產(chǎn)生，只取決于光管的陽極靶材料，不同的靶材具有其特有的特征譜線。特征譜線又稱為標(biāo)識譜，即可以來標(biāo)識物質(zhì)元素。連續(xù)光譜和特征光譜的示意圖如下：實驗步驟1 改變管壓。將管壓從35Kv以3Kv的速度每次遞減，觀察X 光譜的強弱變化，實驗發(fā)現(xiàn)圖譜的高度也隨著電壓的減少降低，到20Kv左右X光譜的特征光譜消失，但連續(xù)光譜依然存在。2 改變管流。將管流從1mA以0。1mA的速度每次遞減，觀察X光譜的強弱變化，實驗發(fā)

4、現(xiàn)圖譜的高度也隨著電流的減少降低，但無論電流如何低，X光的特征譜和連續(xù)光譜依然存在。3 改變接受器的距離。將接受器擺在遠(yuǎn)中近三個大概的位置，觀察X光譜的強弱變化，實驗發(fā)現(xiàn)圖譜的高度隨著距離的減少升高，而且 X光的特征譜和連續(xù)光譜隨距離的變化很明顯。4 改變吸收片的材料。將光縫前由沒吸收片改為分別加上銅鐵銀等不同材質(zhì)的吸收片，觀察X光譜的強弱變化，實驗發(fā)現(xiàn)圖譜的高度隨著不同材質(zhì)吸收片的變化而改變。實驗分析X射線穿透系數(shù): I/I0 ， I/I0愈小,表示x射線被衰減的程度愈大。 線吸收系數(shù): mL, 就是當(dāng)X 射線透過單位長度（1cm）物質(zhì)時強度衰減的程度, mL值愈大，則強度衰減愈快。 質(zhì)量吸

5、收系數(shù) :mm, 是單位質(zhì)量物質(zhì)（單位截面的1g物質(zhì)）對X射線的衰減程度，其值的大小與溫度、壓力等物質(zhì)狀態(tài)參數(shù)無關(guān)，但與X射線波長及被照射物質(zhì)的原子序數(shù)有關(guān)。元素的質(zhì)量系數(shù)mm是所用輻射波長及元素的原子序數(shù)的函數(shù) (a b為常數(shù)，與吸收物質(zhì)有關(guān)。) Z 為元素的原子序數(shù)。X射線與物質(zhì)作用示意圖:.X射線具有很高的穿透能力,可以穿過黑紙及許多對于可見光不透明的物質(zhì). X射線肉眼不能觀察到，但可以使照相底片感光。在通過一些物質(zhì)時，使物質(zhì)原子中的外層電子發(fā)生躍遷發(fā)出可見光；X射線能夠殺死生物細(xì)胞和組織，人體組織在受到X射線的輻射時，生理上會產(chǎn)生一定的反應(yīng)。實驗拓展X線照射生物體時,與機(jī)體細(xì)胞、組織、

6、體液等物質(zhì)相互作用，引起物質(zhì)的原子或分子電離，因而可以直接破壞機(jī)體內(nèi)某些大分子結(jié)構(gòu),另外射線可以通過電離機(jī)體內(nèi)廣泛存在的水分子，形成一些自由基,通過這些自由基的間接作用來損傷機(jī)體.射線作用于機(jī)體后，所引起的機(jī)體損傷直接與X線劑量有關(guān)。以不同劑量照射動物，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)劑量達(dá)到一定量時才開始出現(xiàn)急性放射病征象，繼續(xù)增加劑量時，則可出現(xiàn)死亡，劑量越大，死亡率越高，當(dāng)增加到一定大的劑量時，則100的動物發(fā)生死亡。小結(jié)1 因為X光輻射對人體有較大的危害性,所以在應(yīng)用時一定要小心.使用者可以穿著X線防護(hù)帽 ,X線防護(hù)面罩, X線防護(hù)眼鏡 ,X線防護(hù)手套等來減少輻射傷害. 2 在實驗或日常使用時,最好用一定厚度的鉛板與外界隔離,減少輻射對外界的影響.3 在實驗中我發(fā)現(xiàn)X光的出射強度,與儀器的管流,管壓均是成正比關(guān)系,還與接受器與出射口的距離有關(guān),但若 X光的強度減小,則它的透射性等均會受到比較大的影響,所以特別是CT這種x光的醫(yī)學(xué)應(yīng)用中,一定要在達(dá)到檢查身體的同時,將危害降低到最低.致謝感謝近代物理實驗課程所