《材料研究与测试方法》---X射线物理学基础.ppt

3.5.4 X射线的吸收限 吸收限主要是由光电效应引起的：当X射线的波长等于或小于λ K 时，光子的能量高于击出一个内层电子所做的功W，X射线被吸收，激发光电效应。使μ m 突变性增大。 吸收限与原子能级的精细结构对应。如L系有三个副层，有三个吸收限。 3.5.4 X射线的吸收限应用 滤波 滤波片的选择: (1)它的吸收限位于辐射源的Kα 和Kβ 之间，且尽量靠近Kα 。强烈吸收Kβ ， Kα 吸收很小；(2)滤波片将Kα 强度降低一半最佳。 Z 靶 40时， Z 滤片 =Z靶- 1；Z 靶 40时， Z 滤片 =Z 靶- 2； 阳极靶的选择:（1）阳极靶K波长稍大于试样的K吸收限；（2）试样对X射线的吸收最小。 Z 靶 ≤Z 试样 +1。 章总结 本章主要讲述三个问题: 1、X射线的性质，本质和X射线的产生 2、X射线谱---连续谱，特征谱 3、X射线与物质的相互作用 章总结 关于X射线的性质，本质和X射线的产生 1、了解X射线有哪些性质! 2、X射线的本质是电磁波，具有波粒二相性。 3、X射线的产生定义：高速运动的粒子遇阻嘎然停止，其能量可以X射线形式释放。 4、X射线管结构与工作原理。 章总结 关于X射线谱---连续谱，特征谱 1、连续谱产生机理，什么是短波限? 2、特征谱产生机制？什么是临界电压？什么是激发电压？什么是激发限？ 章总结 关于X射线与物质的相互作用 1、宏观效应----X射线强度衰减 2、微观机制----X射线被散射，吸收 (1)散射---相干散射，康谱顿散射 (2)吸收---产生光电子，二次荧光，俄歇电子 (3)什么是吸收限？如何选择滤波片，靶？ 作业 1. 什么叫“相干散射”、“非相干散射”、“荧光辐射”、“吸收限”、“俄歇效应”、“发射谱”、“吸收谱”？ 2. 计算当管电压为50 kv时，电子在与靶碰撞时的速度与动能以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大动能。 3. 连续谱是怎样产生的？其短波限与某物质的吸收限有何不同（V和VK以kv为单位）？ 短波限 吸收限 连续X射线谱中每条曲线下的面积表示连续X射线的总强度，也是阳极靶发射出的X射线的总能量。实验证明，I与管电流、管电压、阳极靶的原子序数存在如下关系： I连=KiZV2 K ：1.1×10-9~1.4×10-9；Z：靶材原子序数；V：管电压；i：管电流 且X射线管效率η为电子流能量中用于产生X射线的百分数，即 连续X射线谱 的强度 连续X射线谱随管电压、管电流、原子序数的变化 强度、峰值强度对应的波长、短波限、线谱宽度 3.4.2 特征X射线谱 含义——由一定波长的若干X射线叠加在连续谱上构成，也称单色X射线和标识X射线。 当管电压超过某临界值时才能激发出特征谱，如Mo靶，当U管高于20Kv时才出现特征峰，如右图所示。U管=35Kv时，波长0.63?和0.71?处出现特征峰。 这种谱线的波长与X射线管电压、管电流等工作条件无关，只决定于阳极材料，不同元素的阳极材料发出不同波长的X射线。因此叫特征X射线。 钼阳极管发射的X射线谱 3.4.2 特征X射线谱 1. 特征X射线的特性 管电压特征 强度特征 特征波长取决于原子序数--- Mosley定律 2. 产生机理 特征X射线的特性 激发管电压特征：每一条谱线对应一定的激发电压，只有当管电压超过激发电压时才能产生相应的特征谱线，且靶材原子序数越大其激发电压越高。当电压达到临界电压时，特征谱线的波长不再变，强度随电压增加。 强度特征：每个特征射线都对应一个特定的波长，不同靶材的特征谱波长不同。如管电流和管电压V的增加只能增强特征X射线的强度，而不改变波长。 K系特征X射线的强度与管电压、管电流的关系为： 当I标/I连最大，工作电压为K系激发电压的3~5倍时，连续谱造成的衍射背影最小。 特征X射线谱的频率（或波长）只与阳极靶物质的原子结构有关，是物质的固有特性。1913～1914年Mosley发现物质发出的特征谱波长与它本身的原子序数间存在以下关系： 根据Mosley定律，将实验结果所得到的未知元素的特征X射线谱线波长，与已知的元素波长相比较，可以确定它是何元素。它是X射线光谱分析的基本依据。 对于特定物质的两个特定能级之间的能量差一定，辐射出的特征X射线的波长一定。 特征X射线的特性---Mosley定律 特征X射线的特性---Mosley定律 特征X射线谱产生机理 特征X射线的产生机理与靶物质的