材料分析化学课件第三章2-中科大版.ppt

Chapter 3-4 X射线荧光分析 一、 X射线和X射线分析法 X射线的发现 X射线的初期应用和一般性质 X射线分析法的发展 1.伟大的物理学家,X射线发现者-伦琴 1895年，德国维尔茨堡大学教授 W. R?ntgen 发现x射线，人类对物质世界的探索进入新时代。 19世纪末至二十世纪初，是对传统科学的突破和现代科学的奠基阶段。三大发现(X射线1895、放射线1896，电子1897)－现代物理学的革命 三大发现首先要归功于阴极射线的研究(J. Geissler 水银真空泵(1855) 、放电管(1858) ；J. Plücker研究低压气体放电时，发现正对阴极处出现荧光，发现阴极射线。 阴极射线引发世界研究热潮，机理(以太论，带电粒子流论)及实验验证。P. Lenard 的贡献(勒纳窗，光电效应， 1905年Nobel奖) 伦琴也在进行阴极射线的研究工作，重复其他人的实验现象，并没有特别的发现。直到他发现在阴极射线管(管子用黑纸屏蔽)附近镀有亚铂氰酸钡的硬纸板发出荧光，且密封的照相底片放在同样的位置可以被感光。他敏锐地意识到可能存在一种不同于所有已发现的辐射，对此进行了反复的实验研究工作，就此发现了X射线。 但“机遇偏爱有准备的头脑。”，同样对阴极射线的研究中，有众多研究者发现了类似的现象(E. Goldstein 阴极射线管辐射使荧光屏发光； F. Smith，底片感光；W. Crookes 底片感光；A. Goodspeed 在演示阴极射线时洗印出X射线照片，J. Thomson发现了额外辐射)，特别是阴极射线专家Lenard，多次发现额外的辐射，但他以为是更高能量的阴极射线。即，X射线一直存在周围，但都以其它解释或忽略了。 伦琴随后对X射线进行了一系列的研究，1895年12月28日向维尔茨堡物理和医学学会递交了他有关X射线的第一篇论文，题名“‘论一种新射线(初步通信)”。他在这篇研究通信中描述了X射线的一些性质，如直线传播、可以穿透固体物质如玻璃、木板、黑纸和衣服等、不产生干涉现象、在磁场中不受偏转等等，但对X射线的本质并没有作出合理的解释。 1897年1月4日在柏林物理学会的会议上，公布了他的X射线照片。1月23口，伦琴在自己的研究所里作公开报告，一位教授当场举起手来，要求伦琴给他的手拍摄X射线照片。那位教授果然如愿以偿，于是兴奋地当众建议把这一射线命名为伦琴射线。 伦琴关心的是X射线的本质。他在1896年和1897年相继发表了另外两篇关于X射线性质的研究通信后，就回到自己的主要研究领域－实验固体物理学之中，把X射线的研究留给别人去做。 获得首次颁发的Nobel physics prize(1901) 伦琴夫人手的X射线照片，摄于1895年12月22日。 X射线的发现，为光谱学开创了全新的时代。在X射线发现之前，科学对物质世界的观察和了解基本停留在宏观的层次。X射线光谱学的发展，为现代原子物理学和量子力学的发展奠定基础。它所发展的分析方法，对现在材料科学、生物科学的快速发展起决定性作用。 X射线的出现，使得电子显微术成为可能，而电子显微方法的发展则打开了微观世界的第二道大门（第一道为1590年Z. Janssen 发明的光学显微镜，第三道，STM？） 2. X射线的初期应用和一般性质 医疗(人体透视，外科诊断、异物检查、骨折复位，牙科) 工业(无损探伤、铸件检测) X射线最早的应用 在X射线发现后几个月医生就用它来为病人服务 右图是纪念伦琴发现X射线100周年发行的纪念封 X射线的一般性质 人的肉眼看不见X射线，但X射线能使气体电离，使照相底片感光，能穿过不透明的物体，还能使荧光物质发出荧光。 X射线呈直线传播，在电场和磁场中不发生偏转；当穿过物体时仅部分被散射。 X射线对动物有机体（其中包括对人体）能产生巨大的生理上的影响，能杀伤生物细胞。 X射线的本质 X射线是电磁波的一种，波长在10－8 cm左右 X射线具有波粒二相性 3. X射线分析法的发展 与X射线早期研究相关的获奖工作 1901－1927：Nobel prize (physics) 1901, W. R?ntgen； 1914, M. Laue； 1915, W. Bragg 父子； 1917，C. Barkla； 1924, M. Siegbahn； 1927, A. Compton 第一阶段： 1895－1913 从x－ray发现到Bragg定律建立 X－ray荧光、感光、吸收、气体电离 元素