1、會計學1材料材料(cilio)方法方法第一頁，共50頁。第1頁/共50頁第二頁，共50頁。第2頁/共50頁第三頁，共50頁。第3頁/共50頁第四頁，共50頁。第4頁/共50頁第五頁，共50頁。第5頁/共50頁第六頁，共50頁。X X射線的本質射線的本質 X X射線也是電磁射線也是電磁波的一種，波長波的一種，波長(bchng)(bchng)在在10108cm8cm左右左右第6頁/共50頁第七頁，共50頁。hp hchX射線的強度是衍射波振幅的平方（ ），也是單位(dnwi)時間內通過單位(dnwi)截面的光量子數目。AI2第7頁/共50頁第八頁，共50頁。第8頁/共50頁第九頁，共50頁。第9頁

2、/共50頁第十頁，共50頁。第10頁/共50頁第十一頁，共50頁。第11頁/共50頁第十二頁，共50頁。擊部位不斷改擊部位不斷改變變(gibin)(gibin)，故提高功率也故提高功率也不會燒熔靶面。不會燒熔靶面。目前有目前有100kW100kW的的旋轉陽極，其旋轉陽極，其功率比普通功率比普通X X射射線管大數十倍。線管大數十倍。第12頁/共50頁第十三頁，共50頁。第13頁/共50頁第十四頁，共50頁。第14頁/共50頁第十五頁，共50頁。第15頁/共50頁第十六頁，共50頁。第16頁/共50頁第十七頁，共50頁。第17頁/共50頁第十八頁，共50頁。第18頁/共50頁第十九頁，共50頁。的

3、，故稱之的，故稱之連 續連 續 X X 射 線射 線譜，即連續譜，即連續譜。譜。第19頁/共50頁第二十頁，共50頁。第20頁/共50頁第二十一頁，共50頁。對連續對連續(linx)X(linx)X射線譜的解釋射線譜的解釋2 2n當能量為ev的電子與靶原子整體碰撞時，電子失去自己的能量，其中一部分以光子(hv)的形式輻射出去，每碰撞一次，產生一個光子，即“韌致輻射”。n大量的電子在到達靶面的時間、條件不同，還有多次碰撞，因而產生不同能量不同強度的光子序列，即形成連續譜。n極限情況下，能量為ev的電子在碰撞中一下子把能量全部轉給光子，那么該光子獲得最高能量和具有(jyu)最短波長，即短波限0。都

4、有一個最短波長，稱之短波限0，強度的最大值在0的1.5倍處。n eV = hvmax = hc/0 ,0 = 1.24/V（nm） 第21頁/共50頁第二十二頁，共50頁。KZViZiZVKXX2射線管功率射線總強度連續第22頁/共50頁第二十三頁，共50頁。X X射線譜射線譜- - 特征特征(tzhng)X(tzhng)X射線譜射線譜n當管電壓超過某臨界值時，特征譜才會出現，該臨界電壓稱激發電壓。n鉬靶X射線管當管電壓等于或高于20KV時，則除連續X射線譜外，位于一定(ydng)波長處還疊加有少數強譜線，它們即特征X射線譜。 第23頁/共50頁第二十四頁，共50頁。特征特征X X射線的產生射

5、線的產生(chnshng)(chnshng)機理機理n特征特征X X射線的產生機理與靶物質的原子結構有關。射線的產生機理與靶物質的原子結構有關。 n但當管電壓達到或超過某一臨界值時，則陰極發出的電子在電但當管電壓達到或超過某一臨界值時，則陰極發出的電子在電場加速下，可以將靶物質原子深層的電子擊到能量較高的外部場加速下，可以將靶物質原子深層的電子擊到能量較高的外部殼層或擊出原子外，使原子電離。殼層或擊出原子外，使原子電離。n陰極電子將自已的能量給予受激發陰極電子將自已的能量給予受激發(jf)(jf)的原子，而使它的能的原子，而使它的能量增高，原子處于激發量增高，原子處于激發(jf)(jf)狀態。

6、狀態。n如果如果K K層電子被擊出層電子被擊出K K層，稱層，稱K K激發激發(jf)(jf)，L L層電子被擊出層電子被擊出L L層，層，稱稱L L激發激發(jf)(jf)，其余各層依此類推。，其余各層依此類推。n產生產生K K激發激發(jf)(jf)的能量為的能量為WKWKhKhK，陰極電子的能量必須滿足，陰極電子的能量必須滿足eVWKeVWKhKhK，才能產生，才能產生K K激發激發(jf)(jf)。其臨界值為。其臨界值為eVKeVKWK WK ，VKVK稱之臨界激發稱之臨界激發(jf)(jf)電壓。電壓。第24頁/共50頁第二十五頁，共50頁。n處于(chy)激發狀態的原子有自發回到穩

7、定狀態的傾向，此時外層電子將填充內層空位，相應伴隨著原子能量的降低。原子從高能態變成低能態時，多出的能量以X射線形式輻射出來。因物質一定，原子結構一定，兩特定能級間的能量差一定，故輻射出的特征X射波長一定。n當K電子被打出K層時，如L層電子來填充K空位時，則產生K輻射。此X射線的能量為電子躍遷前后兩能級的能量差，即n LKLKKhhWWh第25頁/共50頁第二十六頁，共50頁。特征(tzhng)X射線的命名方法n同樣當同樣當K空位被空位被M層電子填充時，則產生層電子填充時，則產生K輻射。輻射。M能級與能級與K能級能級之差大于之差大于L能級與能級與K能級之差，即一個能級之差，即一個K光子的能量大

8、于一個光子的能量大于一個K光光子的能量；子的能量； 但因但因LK層躍遷的幾率比層躍遷的幾率比MK遷附幾率大，故遷附幾率大，故K輻輻射強度比射強度比K輻射強度大五倍左右。輻射強度大五倍左右。n顯然，顯然， 當當L層電子填充層電子填充K層后，原子由層后，原子由K激發狀態變成激發狀態變成L激發狀態，激發狀態，此時此時(c sh)更外層如更外層如M、N層的電子將填充層的電子將填充L層空位，產生層空位，產生L系輻射。因此，當原子受到系輻射。因此，當原子受到K激發時，除產生激發時，除產生K系輻射外，還將伴系輻射外，還將伴生生L、M等系的輻射。除等系的輻射。除K系輻射因波長短而不被窗口完全吸系輻射因波長短而

9、不被窗口完全吸收外，其余各系均因波長長而被吸收。收外，其余各系均因波長長而被吸收。nK雙線的產生與原子能級的精細結構相關。雙線的產生與原子能級的精細結構相關。L層的層的8個電子的能量個電子的能量并不相同，而分別位于三個亞層上。并不相同，而分別位于三個亞層上。K雙線系電子分別由雙線系電子分別由L和和L兩個亞層躍遷到兩個亞層躍遷到K層時產生的輻射，而由層時產生的輻射，而由LI亞層到亞層到K層因不符層因不符合選擇定則（此時合選擇定則（此時(c sh)l0），因此沒有輻射。），因此沒有輻射。第26頁/共50頁第二十七頁，共50頁。小小 結結連續譜連續譜(軟軟X射射線線)高速運動的高速運動的粒子能量轉粒

10、子能量轉換成電磁波換成電磁波譜圖特征譜圖特征: :強度隨波長強度隨波長連續變化連續變化是衍射分析的是衍射分析的背底背底; ;是醫學采用的是醫學采用的特征譜特征譜(硬硬X射射線線)高能級電子高能級電子回跳到低能回跳到低能級多余能量級多余能量轉換成電磁轉換成電磁波波僅在特定波僅在特定波長處有特別長處有特別強的強度峰強的強度峰衍射分析采用衍射分析采用第27頁/共50頁第二十八頁，共50頁。莫色萊定律莫色萊定律(dngl)(dngl)n特征特征X X射線譜的頻率（或波長）只與陽極靶物質的原子結射線譜的頻率（或波長）只與陽極靶物質的原子結構有關，而與其他外界因素無關，是物質的固有特性。構有關，而與其他外

11、界因素無關，是物質的固有特性。1913191319141914年莫色萊發現物質發出的特征譜波長與它本年莫色萊發現物質發出的特征譜波長與它本身的原子序數間存在以下關系身的原子序數間存在以下關系, ,式中的式中的C C和和 都是常數都是常數 ：n n根據莫色萊定律，將實驗結果所得到的未知元素的特征根據莫色萊定律，將實驗結果所得到的未知元素的特征X X射線譜線波長，與已知的元素波長相比較，可以確定它射線譜線波長，與已知的元素波長相比較，可以確定它是何元素。它是是何元素。它是X X射線光譜分析射線光譜分析(un p fn x)(un p fn x)的基的基本依據本依據 ZK1第28頁/共50頁第二十九

12、頁，共50頁。X X射線與物質射線與物質(wzh)(wzh)的相互作用的相互作用nX X射線與物質的相互作用，是一個比較復雜的物理過程。射線與物質的相互作用，是一個比較復雜的物理過程。n一束一束X X射線通過物體射線通過物體(wt)(wt)后，其強度將被衰減，它是被散后，其強度將被衰減，它是被散射和吸收的結果，并且吸收是造成強度衰減的主要原因。射和吸收的結果，并且吸收是造成強度衰減的主要原因。第29頁/共50頁第三十頁，共50頁。X X射線的散射射線的散射(snsh)(snsh)n任何帶電粒子作受迫振動時將產生交變電磁場，從而向四周輻射電磁波，其頻率與帶電粒子的振動頻率相同。n由于散射線與入射

13、線的波長和頻率一致，位相固定(gdng)，在相同方向上各散射波符合相干條件，故稱為相干散射。n相干散射是X射線在晶體中產生衍射現象的基礎X射線經束縛力不大的電子（如輕原子中的電子）或自由電子散射后，可以得到波長比入射X射線長的X射線，且波長隨散射方向不同而改變。這種散射現象稱為康普頓散射或康普頓一吳有訓散射,也稱之為不相干散射，是因散射線分布于各個方向，波長各不相等，不能產生干涉。第30頁/共50頁第三十一頁，共50頁。不相干散射不相干散射(snsh)(snsh)n不相干散射在衍射圖相上成為不相干散射在衍射圖相上成為連續的背底，其強度隨連續的背底，其強度隨（sin/sin/）的增加而增大，）的

14、增加而增大，在底片中心處（在底片中心處（射線射線(shxin)(shxin)與底片相交處）強與底片相交處）強度最小，度最小，越大，強度越大。越大，強度越大。n這種波長改變的散射現象這種波長改變的散射現象n 和它的定量關系遵守量子理和它的定量關系遵守量子理論的規律，因此稱為量子散射。論的規律，因此稱為量子散射。n cos10243. 0 n第31頁/共50頁第三十二頁，共50頁。小結小結(xioji)相干散射相干散射因為是相干波所以可以干涉加強因為是相干波所以可以干涉加強. .只有相干散射才能產生衍射只有相干散射才能產生衍射, ,所以相所以相干散射是干散射是X X射線衍射基礎射線衍射基礎不相干散

15、射不相干散射因為不相干散射不能干涉加強產生因為不相干散射不能干涉加強產生衍射衍射, ,所以不相干散射只是衍射的背所以不相干散射只是衍射的背底底第32頁/共50頁第三十三頁，共50頁。X X射線的吸收射線的吸收(xshu) (xshu) n物質對X射線的吸收，是指X射線通過物質時光子的能量變成了其他形式時能量。n有時將X射線通過物質時造成的能量損失稱為真吸收。nX射線通過物質時產生的光電效應和俄歇效應，使入射X射線的能量變成光電子(dinz)、俄歇電子(dinz)和熒光X射線的能量，使X射線強度被衰減，是物質對X射線的真吸收過程。第33頁/共50頁第三十四頁，共50頁。光電效應光電效應(un d

16、in xio yng) (un din xio yng) -光電子和熒光光電子和熒光X X射線射線第34頁/共50頁第三十五頁，共50頁。n激發K系光電效應時，入射光子的能量必須等于或大于將K電子從K層移至無窮遠時所作的功WKn式中VK以V為單位。下面兩式非常相似，但物理意義完全不同。前者說明連續譜的短波(dunb)限0隨管電壓的增高而減小，而后者說明每種物質的K激發限波長都有它自己特定的值。n從X射線激發光電效應的角度，稱K為激發限；然而，從X射線被物質吸收的角度，則稱K為吸收限。kkkhch3104 .12kkkkkkVeVhchceV第35頁/共50頁第三十六頁，共50頁。光電效應光電效

17、應(un din xio yng)2-(un din xio yng)2- - 俄歇效應俄歇效應 n俄歇（Auger，M.P.）在1925年發現，原子中K層的一個電子被打出后，它就處于K激發狀態，其能量為EK。如果一個L層電子來填充這個空位，K電離就變成L電離，其能量由EK變成EL，此時將釋放EK-EL的能量。釋放出的能量，可能產生熒光X射線，也可能給予(jy)L層的電子，使其脫離原子產生二次電離。即K層的一個空位被L層的兩個空位所代替，這種現象稱俄歇效應.n從L層跳出原子的電子稱KLL俄歇電子。每種原子的俄歇電子均具有一定的能量，測定俄歇電子的能量，即可確定該種原子的種類，所以，可以利用俄歇

18、電子能譜作元素的成分分析。不過，俄歇電子的能量很低，一般為幾百eV，其平均自由程非常短，人們能夠檢測到的只是表面兩三個原子層發出的俄歇電子，因此，俄歇譜儀是研究物質表面微區成分的有力工具。 第36頁/共50頁第三十七頁，共50頁。第37頁/共50頁第三十八頁，共50頁。xIIdIdIIdI第38頁/共50頁第三十九頁，共50頁。X射線的吸收(xshu)曲線nX射線通過物質時的衰減，是吸收和散射造成的。n如果用m仍表示散射系數，m表示吸收系數。在大多數情況(qngkung)下吸收系數比散射系數大得多，故mm。質量吸收系數與波長的三次方和元素的原子序數的三次方近似地成比例33ZKm第39頁/共50頁第四十頁，共50頁。n獲得單色光的方法之一是在X射線出射的路徑上放置一定厚度的濾波片，可以簡便地將K和連續譜衰減到可以忽略的程度。第40頁/共50頁第四十一頁，共50頁。濾波濾波(lb)片的選擇規則片的選擇規則 第41頁/共50頁第四十二頁，共50頁。第42頁/共50頁第四十三頁，共50頁。n大量的熒光輻射會增加衍射花樣的背底，使圖象不清晰。避免出現大量熒光輻射的原則就是選