X射线（讲授4学时自学4学时）.PPT

第八章 X射线 （讲授4学时、自学4学时） 3．重点 X射线连续谱与标识谱及产生机制 莫色勒定律 康普顿散射 原理： 利用X射线在晶体的衍射可以测定它的波长，  晶体作为立体光栅，一束X射线射入晶体，  发生衍射时，从任何一晶面上，那些出射方  向对平面的倾角与入射线的倾角相等的X射 线，满足布拉格公式 n?=2dsin? n=1、2、….. 出射线就会加强。 一、 X射线发射光谱的测量 X射线发射光谱 X射线谱由两部分组成：波长连续变化的连续谱和由分立谱组成的特征谱或称标识谱。 X射线连续光谱 两类  X射线的特征谱 (标识谱) § 8.4 X 射线的应用 X 射线探伤 X 光机对人体透视 研究固体结构 固溶体的成分比例 相变研究 本章小结 三.吸收限（又称吸收边缘）及应用 从上图不难看出，吸收系数随X光子能量增加而下降，这是由于X光子能量越高，其穿透性越强。仔细观察会发现，图中μ有几处突变。它们对应K、L、M…吸收线。 K、L、M…吸收限是X光子分别使K层、 L层、M层一个电子电离发生共振吸收的能量。 μ 的突变即吸收限的出现，再证明原子内部电子的壳层结构。 吸收限在测量中的应用之一—过滤片 元素的吸收系数μ随E的下降曲线有三处突变分别称K、L、M…吸收线限。在吸收限的两侧吸收系数－μ值十分悬殊，因此可用作“滤波器”。例如黄铜是铜锌的混合物，它们发射的Kα射线波长分别为0.1539nm和0.1434nm，相差极微。用镍片作过滤片，可以滤出其一进行成分分析。镍的吸收限为0.1489nm，正位于其中间（见图）。不难看出铜的质量吸收系数小（ ），而锌的质量吸收系数大（ ）。当通过9.4μm的镍片（对应的质量厚度为ρN(x=8.366mg/cm2)，Cu和Zn两种Kα线透过强度比为10:1 。铜的Kα线大部分通过，而锌的被吸收。 另一个在医学上的应用－心血管造影术 为了观察局域心血管病变，常将足够浓度的碘用导管直插入其中（十分痛苦！），利用碘对X射线强吸收（远比肌肉、骨骼高得多）形成造影。 现在人们发明了一种双色数值减除造影术，只将少量碘静脉注射血管内，就可以达到造影目的。其原理很简单：用两种不同能量的X射线进行两次造影。其中一个X射线的能量（E1）略低于碘的K吸收边－吸收系数小；另一能量（E2）略高于K吸收边－吸收系数大（见图）。但这两种能量的光对人体肌肉、骨骼的吸收系数差不同；通过两次造影相减，将肌肉、骨骼的影响几乎全部消除，留下碘对X射线吸收差的影像。该法对碘吸收特别灵敏，故用碘量很少，大大减少了病人的痛苦。 返8.4 每种元素都有一 特定的波长的线状光谱,即特征X射线谱成为这种元素的标志。 1. 产生条件: 当电子的能量(加速电压) 超过某一临界 值时,除有连续谱外,还在连续谱的背景 上迭加一些线状谱。 2. 特 征: 线状谱的位置和结构与阳极材料有关, 即不同元素的阳极材料发射的线状光谱 虽有相似结构,但波长不同,按原子序数顺序排列时,波长依次变化,不显示周期性变化。 直进射线 As 33 Se 34 Br 35 Rb 37 Sr 38 Nb 41 Rh 45 图 几种元素的线系谱，按原子序数的次序上下排列 几种元素的K线系谱，按原 子序数的次序上下排列 产生机制: 从阴极发出的高速电子打到阳极上,由于电子能量很高,它能深入到原子的内层,将内壳层电子之一击出原子之外,使原子电离,并在内壳层出现一个空穴,当邻近内壳层的电子跃迁到这个空穴时,就发射出波长很短的 X 射线，由于内壳层能级分立，所以产生X 射线的线状谱，原子序数较大的元素，内壳层能级间隔就越大，发出的X 射线的光子能量高，波长就短，所以波长依次变化，不具有周期性。 当内层(如K层)电子被电离出现空穴后，上层电子向下跃迁时，除以辐射X射线形式外，还可以将跃迁释放的能量电离更高层的电子－发射俄歇电子，或者将跃迁释放的能量传给原子核，使原子核处于激发态。若用ΦKΦLΦM分别表示