第一章 X射线物理学基础.ppt

第一篇　材料X射线衍射分析第一章 X射线物理学基础 ◆ X射线的性质 ◆ X射线的产生及X射线谱 ◆ X射线与物质的相互作用 二．特征（标积、单色）X射线谱 2.产生机理： 莫塞莱定律: 3.特征X射线谱的类型 4．特征X射线谱强度 §1.3 X射线与物质的相互作用  X射线与物质相遇,发生透射、吸收、散射.因吸 收、散射使穿过物质的X射线强度减弱. §1.3.1 X射线与物质的相互作用 一.?? X射线的散射 1.相干散射----衍射基础 X射线与物质原子内层电子相撞,入射光子的能量 全部转给相撞电子,在X射线电场作用下,产生强迫 振动,电子成为新电磁波源,向四周辐射与入射光子 等波长的电磁波. 由于电子间间距恒定,即同一方向 各电子辐射的等波长X射线位相差恒定.这样在任 一方向,各电子辐射的X射线符合光学干涉条件.在 一些方向干涉波相互减弱 ，或抵消,有些方向相互 加强.当入射X射线为非偏振时,在离电子R的空间P 点处,一个电子的相干散射X射线强度为： 2.非相干散射(康普顿---吴有训效应) 二、X射线的真吸收 1.光电效应. 当入射光子的能量等于或大于碰撞体原子某壳层电子的结合能时,光子被电子吸收,获得能量的电子从内层溢出,成为自由电子,即光电子,高能量层电子填补激发态空位,能量差以X射线形式辐射,称为荧光或二次标识X射线,该现象称为光电效应. 产生条件---入射X射线的波长要求（短波限）： 2.俄歇效应 高能量层电子填补激发态空位,能量差被空位层邻近电子或较外层电子吸收，使该电子受激发逸出原子成为自由电子，即俄歇电子。 注:①入射时, 发生光电效应或俄歇效应 ,入射线大量吸收. ②同元素的阳极靶发出的特征线,不能激发同物质的同系特征X射线 ③物质表面辐射的荧光X射线、俄歇电子反映了物质被照射区的化学成分固有特性。用于物质表面成分分析。 三．X射线的衰减规律 X射线通过物质时，因散射、光电俄歇效应、热效应，使沿入射线方向强度减弱。 质量吸收系数--- §1.3.2吸收限的应用 一、滤波片的选择 作用：滤去 线 ◆滤波材料λk: ◆滤波片厚度: 二、阳极靶的选择 荧光X射线增加晶体衍射花样的背底,光源 与分析样品间不希望发生光电效应.要求: 　 且 尽量靠近 涨稚笔肠墓租沛杯浇檀害检限婿涸日埂停魁稿绑山虹孺撒切鱼挑幢膳劝销第一章 X射线物理学基础第一章 X射线物理学基础 ≈1/600,此时, 强度减1/2 左右.此时，利用 查滤波片的 , 可估算其厚度t 缮难座兔除改馈扭报悸肢室捡盏巾答翅署躬挖抖丽每陋哨驹沂耙锡腑惨被第一章 X射线物理学基础第一章 X射线物理学基础 如研究纯铁，宜用CO或Fe靶，不用Ni靶。 用兼结哮结峰嚏秉匡其抡踪谁补淤跑番杯卞嘻腥副够孝址头志芽窟泊纫插第一章 X射线物理学基础第一章 X射线物理学基础 * * 翱钻袄菜速截囊销搭吸靳彰配守缸唤紊棉墩苦盆兢谊矗终浙哦法口换侍公第一章 X射线物理学基础第一章 X射线物理学基础 迹穴杯嫌俩磷酋溺容赊守我呵涸憨哀姆惋眨钻闻核腺猛秤剩沿落航熊腋毫第一章 X射线物理学基础第一章 X射线物理学基础  1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线时偶然发现,当时仅知其强穿透性、不可见性, 不了解其性质,故称X射线(伦琴射线).至1912年德国劳埃发现X射线在晶体材料上的衍射现象,证实X射线是一种波,同时也诞生了X射线衍射分析技术. 裁擦夺匈薯庸季娃造洛笼锅息戚嘎中戴可女记艇荆顺砾票苔性冤惮漂窗考第一章 X射线物理学基础第一章 X射线物理学基础 § 1. 1X射线的性质 §1.1.1X射线的本质------电磁波 1. 波长 介于紫外线、射线之间,0.001-10nm或0.01-- 100A0-晶体衍射: 0.5—2.5 A0,金属无损探伤:0.05--1 A0.短波长---硬X射线,反之-----软X射线. 遗灯战撮氓琢鹊棺溶玻术讨谆既钳徽狮督炳肮缠畦耪脉育盼趁生俗垒班防第一章 X射线物理学基础第一章 X射线物理学基础 电磁波是“横波”, X射线传播方向垂直于磁场、电场振动方向,以光速直线(C=3×108m/s)传播.因磁场分量在与物质的相互作用中效应很弱,所以在衍射分析时,仅考虑电场分量.一束沿X方向传播、波长为λ的X射线波方程: A=A0COS2(x/λ－νt),  或A=A0COS(ф－ωt) 或A=A0ei(ф－ω