第六章：X射线预案.ppt

蛋白质的Laue衍射图 蛋白质的Laue衍射图 X射线的标记方法 5. Auger电子 原子壳层中产生空穴后 原子能级升高 产生X射线 产生Auger电子：k层中有一个空穴，L层电子跃迁到K层， 释放的能量使得另一层的一个电子，使其 脱离原子，该电子被称为Auger电子 较轻元素发射Auger电子的几率大 较重元素发射X射线的几率大 对Auger电子的测量也可以作为分析元素的方法 6. 电子跃迁诱发原子核激发 电子填充空穴时，能量转移给原子核，使得原子核跃迁到激发态 实验上发现 235U 3D3/2→2P3/2 → 3/2+ 概率小10-7 7. 同步辐射 带电粒子做变速运动，发出电磁辐射。 同步辐射：电子在同步回旋加速器（或者其他圆形加速器） 中作圆周运动时产生的辐射 1947年，朱洪元首先从理论上确定了同步辐射的存在 及其所具有的特点 1947年4月，美国纽约通用电气公司的研究人员在调试 电子同步回旋加速器时，发现了同步辐射现象 同步辐射的特点： ①辐射功率大 超大功率X光管，电子流为1A，高压50kV， 电子束功率为50kW时, 靶上产生10W的X射线 20GeV电子同步加速器上，电子流为1A，半径192m， 产生1500kW的X射线 ②辐射能谱宽 同步辐射辐射能谱是连续谱，X光管辐射能谱 集中在特征谱附近 ③方向性好 X光管辐射方向空间各向同性 同步辐射方向集中在切线方向， 晶体 光阑 X 射线管 探 测 器 X 射线谱仪 石墨体 (散射物质) j ?0 散射波长? 6.3 Compton散射 1. Compton散射 1923年 Compton实验上证明了X射线的粒子性 在该实验中光子的能量和动量都得以体现 X射线通过实物物质发生散射的时，在散射光中除了有原波长的X光外，还产生了比原有波长更长的X光，其波长的增量随散射角的不同而变化。这种现象称为康普顿效应(compton effect)。 首次在实验上证实了Einstein提出的“光量子具有动量”的假设 Compton 获得1927年诺贝尔物理学奖 （A. H.Compton)(1892-1962） 吴有训 (1897—1977) Compton 散射 2. 量子解释 经典物理无法解释 Compton效应 Compton应用Einstein的光量子理论解释了Compton效应 Compton认为Compton效应是光子与自由电子碰撞的结果 考虑相对论效应 Compton 公式 散射光子的能量 反冲电子的动能 散射光子的最小能量 反冲电子的最小动能 3. Compton 散射的物理意义 ①电子的 Compton 波长 含义：入射光子的能量与电子静止质量相等时， 所对应光子的波长 θ=90°时，入射光子与散射光子的波长差 折合电子Compton 波长 经典电子半径 折合电子Compton 波长约为电子经典半径的137倍 ② Δλ只取决于θ，而与λ无关 ③ ΔE与λ紧密相关 ④ 相干散射 相干散射 入射光子入内层发生电子碰撞 Compton 散射实验中总是伴随 相干散射，相干散射提供了参照谱线 4. Compton 散射与基本常量 对应原理 测量基本常数 测量入射光子的能量 * 大连理工大学物理系 * 大连理工大学物理系 * 大连理工大学物理系 * 大连理工大学物理系 第六章 X射线 760nm 400nm 可见光 电 磁 波 谱 红外线 紫外线 射 线 X射线 长波无线电波 频率 波长 短波无线电波 无线电波 可见光 红外线 紫外光 射线 射线 X射线的波长范围： 0.001nm~1nm 硬X射线：波长较短的硬X射线能量较高，穿透性较强，适用于金属部件的无损探伤及金属物相分析。 0.001nm~0.1nm 软X射线：波长较长的软X射线能量较低，穿透性弱，可用于分析非金属的分析。 0.1nm~1nm 6.1 X射线的发现及其波性 阴极射线管产生未知射线，有极强的穿透性，可以使荧光屏产生荧光，使胶片感光。因此称之为X光。 伦琴 ??????????????????? 1901年诺贝尔物理学奖 ——X射线的发现 1 X射线的发现 1895年11月8日 1895年，年底R?ntgen 《论新的射线》，及照片。 1896年，维也纳医院在外科手术过程中采用该射线 2. X射线管