6.2X-ray的产生及其性质.PDF

§6-2 X-ray 的产生及其性质 1. X-ray 的产生 在适当高真空的条件下(10-5~10-7mmHg) ，高速电子流受金 属靶(对阴极)的拦截即可得到X-射线。此中包括三个条件： (a) 产生自由电子(如通过烧灯丝，热发射自由电子) 。 (b) 通过高压电 (一般高压范围为101~102千伏)使自 由电子加速，由阴极射向阳极(对阴极) 。 (c) 通过“对阴极”的金属靶对高速电子实行拦截。 X光机的简单电路图 封闭式X光管的结构图 X-ray 管阴极放出的热电子在高压电场（不同金属 的阳极靶都有其临界电压，超过此电压可产生特征 X-ray ，如Cu靶的临界电压为8.981kV，但随着管电 压的加高，特征X-ray 的强度大幅度增强，所以， Cu 的工作电压为 30~40kV ）作用下撞到X-ray源的 阳极靶上，大部分动能转化为热（需冷却水），小 部分却会产生连续X-ray 。 2. X-ray 的波长范围 范围：约1—1000pm(0.01—100Å)之间的电磁波。 用于测定晶体结构的 X-ray ： 波长为：50—250pm(0.5—2.5 Å) ，此波长范围与 晶体点阵面间距大致相当。 因由：由布拉格方程: 2dsinθ=nλ 可知，小于0.05nm(50pm)的波长的X-ray,其衍射线 将过分集中在低角度区，不易分辨；而大于0.25nm (250pm)的X-ray又易被样品和空气所吸收，衍射线 强度降低。 医学上： 1—400pm(0.01—4Å)(波长较短，穿透能 力较强) ，hard(硬), 对人体有伤害 X射线分析：400— 10000pm(4— 100Å)(波长较长,穿透 能力较低),soft(软), 对人体组织伤害更大 3. X-ray 的类别（两类） 由X-射线管产生的X-射线包含两部分： 一部分是具有连续波长的“ 白色”X射线 一部分是由阳极金属材料成分决定的、波长确定的 特征X射线 （1 ）. 白色X射线——具有连续波长。由于电子与 阳极物质撞击时，穿过一层物质，降低一部分 动 能，穿透深浅不同，降低动能不等，波长不同。 （2 ）. 特征X射线（单色）—— 波长确定。并由阳 极金属材料成分决定，是由高速电子把原子内层电 子激发，再由外层电子跃迁至内层，势能下降而发 生的X-射线，它的波长由原子能级决定。 特征X射线（单色） L K: K α (K α K α) 1, 2 M K: Kβ K L M N N K: Kγ e 原子能级以及电子跃迁时产生X-射线的情况 X-射线的发生 1. 高速电子流冲 n=3(M) 击金属阳极,原子 内层低能级电子 被击出; n=2(L) 2. 高能级电子跃 K α1 Kα2 Kβ1 迁到低能级补充 空位, 多余能量以 n=1(K) X光放出.