第八章原子物理学x射线.pptVIP

证明对于自由光子,无法产生电子偶效应. P1 P2 hv/c θ ? X射线的吸收 X射线是由低能光子组成（小于150keV），不考虑电子偶效应，但相干散射在某些情况下重要。 吸收限（边缘吸收） 1、吸收系数随E变化的趋势，随x光子的能量增加吸收系数下降（x光子的能量越高，它的贯穿能力越强）。 2、K吸收限表示光子的能量足以使一个1s的电子脱离原子，从而引起原子的共振吸收，使吸收系数突然增加。 3、L吸收限中，LⅠ吸收限表示光子的能量足以使一个2s的电子脱离原子，LⅡ、 LⅢ吸收限分别表示光子的能量足以使一个2p1/2、 2p3/2的电子脱离原子。 4、吸收限的出现，再一次有力地证明了原子中电子壳层的实在性。 吸收限应用举例-过滤片 K-X射线的阈值——产生k空穴所需要的能量——k吸收限相应的能量。 K-X射线的能量,相应的吸收吸收小。 1、Kα、 Kβ可以顺利通过过滤片 2、低能或者能量比K-X射线高的轫致辐射本底谱将受到很大的阻挡。 3、对于产生x射线的阈能在6Kev-13Kev的一些痕量元素，用经过钼的x射线去激发是非常有效的。 特征谱产生的其它效应 1）俄歇(Auger)电子 当内壳层有空穴时，外层电子向内层跃迁发出的能量不产生X射线，而是将另一层电子电离，这样产生的电子称Auger L电子。 比如，L电子向K层跃迁所产生能量将M电子电离，则相应的俄歇电子动能为： 其中 分别是K、L、M壳层中电子的结合能，而这些能量是由元素本性决定的，所以 也是由元素本性决定的，它可以作为元素的标识。 、 、 2）核激发效应：内层电子间的跃迁，将能量传给原子核，使原子核跃迁到激发态。 以上两个效应，分别是法国物理学家Auger和日本物理学家森田正一提出的，并分别被实验所证实。 电子在同步回旋加速器中，作圆周运动时产生的辐射。称同步辐射，这实质上是带电粒子加速运动时辐射电磁波的一种表现。 同步辐射 特征谱产生的其它效应 同步辐射 （1947年发现） 以近光速作圆周运动的电子在轨道切线方向发出的光辐射。（产生高强度X射线的手段） 1997年美国7GeV同步辐射源的建成运转，被称为当年继多利羊、登陆火星后的十大发明之第三。 　同步辐射源是人类历史上继电光源、X光源、激光源之后的第4个革命性光源。 同步辐射源示意图 同步辐射的特点 对高能物理来说,同步辐射阻碍粒子加速,是 一种损耗.但同步辐射却是可利用的新型X光源.由以下特性可知其价值所在. 　目前超大X光管(50kV)所产生的X射线功率在10W的量级,而普通的1GeV同步加速器的功率在10kw的量级.现阶段最大的20GeV同步加速器 (西德)R＝192m,总功率可达1500kw. 1）高强度 P(kw):总功率；R(m):电子曲率半径； E(GeV):电子能量；I(A):电流强度； B(kGs):磁感强度。 强度 1000　 100　 10 1　 0.1　 0.01 　nm 红外　可见　真空紫外　软X射线　　硬X射线 7.5GeV电子能量 2）宽频谱。能谱连续可调 同步辐射的能谱是连续谱， 所以X射线的波长连续可调。 同步辐射的最短波长取决于电子的能量。 而X射线管发出的X光强度主要集中在靶材所对应的特征辐射附近,较单一. 3）小发散。方向性好 同步辐射的角分布与电子速度有关，当电子速度接近光速时，同步辐射几乎全都集中在电子运动的切线方向上。其准直性可与激光媲美。 同步辐射（实线）X光管辐射（虚线）比较 I E I t 4）偏振性好。为完全的平面偏振波,偏振面处于电子回旋轨道平面内. 5）时间结构好(电子流并非连续的)。脉冲宽度窄，脉冲间隔较长且可调，有利于观测与时间有关的现象。 芝加哥城外费米实验室的同步加速器主环，直径达2km 　中国：1、BSRF：九十年代初开始使用，为第一代光源，与北京正负电子对撞机（BEPC）共用一个环，2.2GeV, 专用同步辐射时间 2-3月/年， ? 北京同步辐射装置(BSRF)是利用同步辐射光源进行科学研究的装置，对社会开放的大型公用科学设施，是我国凝聚态物理、材料科学、化学、生命科学、资源环境及微电子等交叉学科开展科学研究的重要基地。下图为目前已建成若干条光束线和实验站的同步辐射装置布局． ???? 2、NSRL：建在安徽合肥科技大学内，为第二代专用光源。0.8GeV，低能环，以紫外、软X射线为主。可产生12keV以下的硬X射线。 一期工程投资0.8亿,于1991年完成;二期工程投资1.2亿,于2004年完成.系开放型的国家同步辐射室. 实验室外景鸟瞰 3、上海在2009年底建成新一代的3.5GeV同步辐射装置。周长432m,单簇电子电流大于5mA,可产生从可