第1章 X射线物理学基础.ppt

* 3. 产生K系荧光辐射条件：入射光子能量hν须大于或等于K层电子的逸出功WK，即： VK－把原子中K层电子击出所需的最小激发电压。 λK－把K层电子击出所需的入射光最长波长。 表明：只当入射X光波长λ≤λK＝1.24／VK 时，才能产生K系荧光辐射。 * 4. 讨论光电效应产生的条件时，λK称K系激发限； 讨论X射线被物质吸收时，λK称为吸收限。 a. 当入射线波长λ↓→光子能量↑ ，易穿过吸收体，则质量吸收系数μm ↓ ； b. 当λ＝λK时，入射光子能量刚好击出吸收体的电子，形成大量光电子及二次荧光，光电效应最强烈，使μm／ρ突然上升； c. 当λ进一步↓ ，λλK，光电效应饱和，多余能量穿透过吸收体；λ↓→穿透↑，μ／ρ↓。 * 5. 注意： 吸收限：λK＝1.24／VK (nm)； 连续X射线谱中短波限：λ0=1.24／V(nm) 两者形式完全相同，但意义决然不同。 * 二、俄歇（Auger）效应（一） 1、俄歇效应: 当K层电子被击出，原子处K激发态，能量为EK。若LⅠ层电子跃入K层填补空位。能量由EK→ELⅠ，且释放出多余能量。若能量被另一LⅠ电子或较外层电子所吸收，该电子受激发而逸出，即为俄歇电子。 ?光电子 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ° ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ° ° 俄歇电子? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ° ° 俄歇电子? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ° ° 俄歇电子? KL1L1 LM1M1 L2,3VV * 二、俄歇(Auger)效应（二） 2、俄歇电子能量有固定值，按上例近似为 光电子、俄歇电子和荧光X射线三种过程示意图 此具有特征能量的电子是俄歇（M. P .Auger）于1925年发现的，称为俄歇电子。 从L层逃出的叫 KLL 俄歇电子；也可存在 KMM 俄歇电子。 * 二、俄歇（Auger）效应（三） 1. 俄歇电子能量：只取决于该物质的原子能级结构，是一种元素的固有特征。 2. 俄歇电子能量很低：只有几百eV，深处信号测量不到。 俄歇电子能谱仪：最合适对固体表面2～3层原子层的成分分析，并还可进行逐层分析。 3. 试验表明：轻元素俄歇电子的发射几率比荧光X射线发射几率大。所以，俄歇谱仪适合于对轻元素的成分分析。 * 四、X射线管的焦点 （2） 3. 焦点形状：1×l0mm长方形。表观焦点：在出射方向上X射线束的截面积，缩小。 靶的焦点形状及接收方向 4. 窗口 在与焦点长边和短边相对位置。 短边：表观焦点正方，强度高。 长边：表观焦点线状，强度弱。 * 五、X 射线谱 （一）连续X射线谱 1. 对X光管施不同电压，再测X射线强度和波长，得强度与波长关系曲线，称为X射线谱。 Mo阳极靶不同管压下连续X光谱 2. 如：Mo靶V≤20kV时，曲线连续变化，称连续X射线谱（或白色X射线）。 * （二）连续X射线谱实验规律 1. 不同管压下，各连续谱均有强度最大值；随管压V↑→ 强度↑；最高强度波长λm ↓（移向短波端）。 2. 在短波端均有最短极限波长称短波限λSWL ，随管压↑→ 短波限λSWL↓（移向短波端）。 a）管压影响 b）管流影响 c）靶材影响 * 3. X光最高强度约在1.5λSWL处。 4. 管压不变，管流↑→强度↑，但λSWL 、λm不变。 5.管压和管流相同，靶材Z↑→强度↑，但λSWL、λm不变。 a）管压影响 b）管流影响 c）靶材影响 * （三）量子理论解释连续谱形成机理（1） 1. 量子理论观点： 能量 e V 电子与靶原子碰撞，电子失去部分能量，并辐射出光子。每次碰撞产生一个能量为ε ＝hν的光子，称此辐射为“韧致辐射”。 如：当管流 I =10mA时，电子数目 n ＝6.24×1016个/秒。 如此多电子到达靶上时间和条件都不相同，且大多数电子须经多次碰撞，逐步把能量释放直到零，这样产生一系列能量为 hνi 的光子序列，即形成连续谱。 * 何以存在短波限λSWL？ 极限情况：极少数电子一次碰撞将全部能量一次性转化为一个光子，此光子具最高能量和最短波长（短波限λSWL）。 一般情况：光子能量≤电子能量。 极限情况：光子能量＝电子能量，即 将V和λ以kV和nm为单位，其它常数代入上式，则有： * 连续谱强度极大值存在原因： X 射线强度：指在垂直于X光传播方向的单位面积上，在单位时间内光量子数目的能量总和。 即由光子能量 hν