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X射线荧光谱基础 §1.1 X射线的本质和定义 • X射线是由高能量粒子轰击原子所产生的电磁 辐射，具有波、粒二象性。电磁辐射的辐射能 是由光子传输的，而光子所取的路径是由波动 场引导。X射线这种波、粒二象性，可随不同 的实验条件表现出来。显示其波动性有：以光 速直线传播、反射、折射、衍射、偏振和相干 散射；显示其微粒性有：光电吸收、非相干散 射、气体电离和产生闪光等。 X射线的波长范围 -rays X-rays UV Visual 0.001 0.01 0.1 1.0 10.0 100 200 nm §1.1 X射线的本质和定义 • X射线波长范围在0.01~10nm之间，能量为 124keV～0.124keV。其短波段与γ射线长波段 相重叠，其长波段则与真空紫外的短波段相重 叠。 • 量子理论将X射线看成由一种量子或光子组成 的粒子流，每个光子具有的能量为： • Ex=h υ=h (1-1) • Ex(keV)=1.23984/ λ (1-2) • (1-2)式将X射、粒二象性的关系统一起来，依 据X射线的波长即可计算出其能量。 §1.2 X射线光谱 • 用X射线管辐照样品，是产生荧光X射线 光谱的常用方法。X射线管产生的X射线 光谱，被称作原级X射线谱，它是由连续 谱和特征谱组成。 图1.1在100千伏工作电压下的钨靶X射线光谱强度分布 §1.2.1 连续光谱 • 荧光用X射线管和衍射用X射线管是不同 的，荧光X射线管焦点很大、且不均匀。 小孔( Φ10 μm)成象测定表明，对侧窗X 射线管而言，荧光X射线管靶面焦点达 6 ×5mm2 ，发射X射线源形状为对应于灯 丝形状的螺旋形。因此样品被激发时， 来之于X射线管的光源以其焦斑的各个部 分，并以不同出射角，发射出的X射线。 X射线管管电流、电压和阳极材料对连续谱的影响 (1 ）每一连续光谱强度分布曲线都存在着短波限 λ ，λ 的大小仅取决于X光管内电子加速电 o o 压V，与所加电流i和靶材（原子序数Z ）无 关。 (2) 连续谱的强度变化强烈的受X射线管的加速电 压V 的影响，当V升高时，其积分强度迅速增 大。但均存在最强谱线λ ，λ 和λ 具有 max o max 近似的关系： λ ≈ 3/2λ （1-4） max 0 0 0 λ和λ 取决于加速电压、阳极材料的原子序 o max 数和电压波形。 （3 ）总强度与电压的平方和阳极材料的原子 序数成正比。 原级谱强度分布 • 1、 Kramers推导的理论公式 • λ 2 0=CZ/λ (1/λ -1/λ) 0 0 0 • 2、在多个元素原级谱实验数据基础上拟 合了经验公式，如pella和丰梁垣提出的 公式。 • pella和丰梁垣提出的公式。