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第一章 X射线物理学基础 ② 激发电压 激发电压—激发靶材辐射出某特征X射线所需的管电压的临界值，称为该靶面物质的该系激发电压。按被激发系列标以UK、UL、 UM …等 。 UK＞UL＞UM…； 解释：以K系辐射为例： 欲击出靶材原子内层电子，比如K层电子，必须满足： 临界条件： 第30页，共68页，2022年，5月20日，22点40分，星期三 第一章 X射线物理学基础 阳极靶材的原子序数越大，同一辐射的激发电压越高！ 适宜工作电压 第31页，共68页，2022年，5月20日，22点40分，星期三 第一章 X射线物理学基础 ③ ，且 K系特征X射线一般由Kα、Kβ二谱线构成。 Kα辐射是由L→K层电子跃迁产生， Kβ辐射是由M→K层电子跃迁产生，后者两能级之差大于前者，故 ； 特征X射线强度还与光子的数目有关，根据量子跃迁几率，相邻电子壳层跃迁几率(L→K层跃迁)大于非相邻电子壳层跃迁几率(M→K跃迁) ,且前者比后者大五倍左右，故 。 第32页，共68页，2022年，5月20日，22点40分，星期三 第一章 X射线物理学基础 K系特征X射线中Kα是由Kα1和Kα2双线组成。 有：λKα2＞λKα1＞λKβ 第33页，共68页，2022年，5月20日，22点40分，星期三 第一章 X射线物理学基础 4、莫塞莱定律 特征X射线谱的波长（或频率）是物质的固有特性。 莫塞莱定律——特征谱波长?和阳极靶原子序数Z之间的关系： 式中，K和?都是常数。 ?随谱线的系别和线号而异。 用途：是X射线光谱分析的基本依据。即将实验测得的未知元素的特征X射线谱线波长，与已知元素的波长相比较，就可以确定它是何元素。 第34页，共68页，2022年，5月20日，22点40分，星期三 第一章 X射线物理学基础 特征X射线主要用于： 1）物质结构：确定物质内部原子的分布情况； 2）相分析：研究单相或多相物质的相构成； 3）微观组织特征：如晶粒尺寸、宏微观应力等； 4）确定物质：通过测定特征X射线波长，可确定物质的原子序数； 5） X射线荧光化学成分分析、电子探针成分分析的基础。 第35页，共68页，2022年，5月20日，22点40分，星期三 第一章 X射线物理学基础 X射线谱小结 产生机理 谱图特征 与衍射分析的关系 连续谱 高速运动的带电粒子能量转换成的电磁波 强度随波长连续变化 形成衍射分析的背底; 特征谱 高能级电子回跳到低能级时,多余能量转换成的电磁波 仅在特定波长处有特别强的强度峰 衍射分析采用 第36页，共68页，2022年，5月20日，22点40分，星期三 第一章 X射线物理学基础 第四节 X射线与物质的相互作用 一束X射线通过物质时，它的能量可分为三部分： (1)一部分被散射; (2)一部分被吸收; (3)一部分透过物质继续沿原来的方向传播。 透过物质后的X射线束由于散射和吸收的影响，强度被衰减，并且吸收是造成强度衰减的主要原因。 第37页，共68页，2022年，5月20日，22点40分，星期三 第一章 X射线物理学基础 一、X射线的散射 入射X射线与物质作用，使一部分X射线穿过物质后偏离原来的入射方向，即发生了X射线的散射。 两种散射现象： 第38页，共68页，2022年，5月20日，22点40分，星期三 第一章 X射线物理学基础 1、相干散射(弹性散射、经典散射) 相干散射：散射线与入射线的波长和频率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干条件，这种散射称为相干散射。 经典物理学理论解释： 入射X射线光子与原子内受核束缚较紧的电子(如原子内层电子)发生碰撞，入射光子的能量不足以使电子摆脱原子核的束缚，但电子在入射X射线交变电场作用下产生与入射波频率相同的受迫振动，向周围辐射与入射X射线波长相同的电磁波； 第39页，共68页，2022年，5月20日，22点40分，星期三 第一章 X射线物理学基础 发生上述散射时，光子的方向改变了，但能量几乎没有损失，散射线波长与入射波相同，有可能相互干涉。 晶体中的原子，在入射X射线的作用下都产生这种散射，且原子的规则排列使散射线之间有确定的相位关系，于是在空间形成了相干散射。 相干散射的意义： 相干散射是X射线在晶体中产生衍射现象的物理基础。 第40页，共68页，2022年，5月20日，22点40分，星期三 第一章 X射线物理学基础 2、非相干散射（康普顿散射、非弹性散射） 在偏离原射束方向上，不仅有与原射线波长相同的相干散射波，还有波长变长的的非相干散射波。 非相干散射：散射