课件：射线测试材料.ppt

* * * * * * * * * THANK YOU SUCCESS * * 可编辑 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 短波限λ0 第一章 X 射 线 的 性 质 （3）连续X射线的总强度 连续X射线的总强度的经验公式：I连续=kiZVm 第一章 X 射 线 的 性 质 （二）特征X射线谱 （1）特征X射线及其激发电压 特征X射线为一线性光谱，由若干互相分离且具有特定波长的谱线组成，其强度大大超过连续谱线的强度并迭加于连续谱线之上。 当管电压超过某临界值（激发电压Vk）时，特征谱才会出现。当管电压增加时，连续谱和特征谱强度都增加，而特征谱对应的波长保持不变。 特征谱线不随X射线管的工作条件而变，只决定于阳极物质（靶材） 第一章 X 射 线 的 性 质 THANK YOU SUCCESS * * 可编辑 （2）产生机理 特征X射线产生的根本原因是阳极材料（靶材）原子内层电子的跃迁。 原子壳层按其能量大小分为数层，通常用K、L、M、N等字母代表它们的名称。每个壳层上的电子具有不同的能量εk、εL、 εM … 当管电压达到或超过某一临界值时，则阴极发出的电子在电场加速下，可以将靶物质原子深层的电子击到能量较高的外部壳层或击出原子外，使原子电离。此时原子处于激发态。 如果K层电子被击出K层，在K层产生一个空位，此过程称K激发，L层电子被击出L层，称L激发，其余各层依此类推。 第一章 X 射 线 的 性 质 产生K激发的所需能量为WK＝hυK，阴极电子的能量必须满足eV≥WK＝hυK，才能产生K激发。其临界值为eVK＝WK ，VK称之临界激发电压。 第一章 X 射 线 的 性 质 处于激发状态的原子有自发回到稳定状态的倾向，此时外层电子将填充内层空位，相应伴随着原子能量的降低。原子从高能态变成低能态时，多出的能量以X射线形式辐射出来。因物质一定，原子结构一定，两特定能级间的能量差一定，故辐射出的特征X射波长一定。 同样当K空位被M层电子填充时，则产生Kβ辐射。M能级与K能级之差大于L能级与K能级之差，即一个Kβ光子的能量大于一个Kα光子的能量； 但因L→K层跃迁的几率比M→K迁附几率大，故Kα辐射强度比Kβ辐射强度大五倍左右。 在X射线分析中，我们一般选用Kα谱线作为X射线源 当K电子被打出K层时，如L层电子来填充K空位时，则产生Kα辐射。此X射线的能量为电子跃迁前后两能级的能量差，即 Kα双线的产生与原子能级的精细结构相关。L层的8个电子的能量并不相同，而分别位于三个亚层上。Kα双线系电子分别由LⅢ和LⅡ两个亚层跃迁到K层时产生的辐射，而由LI亚层到K层因不符合选择定则（此时Δl＝0），因此没有辐射。 显然， 当L层电子填充K层后，原子由K激发状态变成L激发状态，此时更外层如M、N……层的电子将填充L层空位，产生L系辐射。因此，当原子受到K激发时，除产生K系辐射外，还将伴生L、M……等系的辐射。除K系辐射因波长短而不被窗口完全吸收外，其余各系均因波长长而被吸收。 LIII--K 的跃迁几率比LII—K跃迁高1倍。I Kα1:I Kα2≈2:1 第一章 X 射 线 的 性 质 这些辐射中L、M、N系列的辐射强度很弱，波长长，容易被吸收。K系特征辐射最强，尤其是Kα，是X射线分析中最常用的X射线。 由于Kα1和Kα2波长相差很小。一般将它们视为同一条线Kα。 LIII--K 的跃迁几率比LII—K跃迁高1倍。I Kα1:I Kα2≈2:1 其波长用二者的加权平均。 λKα= 2/3λKα1+1/3λKα2 第一章 X 射 线 的 性 质 连续谱 (软X射线) 高速运动的粒子能量转换成电磁波 谱图特征:强度随波长连续变化 是衍射分析的背底; 是医学采用的 特征谱 (硬X射线) 高能级电子回跳到低能级多余能量转换成电磁波 仅在特定波长处有特别强的强度峰 衍射分析采用 第一章 X 射 线 的 性 质 (3)莫色莱定律 特征X射线谱的频率（或波长）只与阳极靶物质的原子结构有关，而与其他外界因素无关，是物质的固有特性。 1913～1914年莫塞莱发现物质发出的特征谱波长与它本身的原子序数间存在以下关系： 根据莫塞莱定律，将实验结果所得到的未知元素的特征X射线谱线波长，与已知的元素波长相比较，可以确定它是何元素。它是X射线光谱分析的基本依据 第一章 X 射 线 的 性 质 5、X射线与物质的相互作用 第一章 X 射 线 的 性 质 （一）散射 X射线被物质散射时，产生两种现象：相干散射；非相干散射 （1）相干散射（汤姆逊散射） 与物质原子中束缚较紧的电子作用。 散射