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第一章X射线物理学基础内容提要：第一节X射线的性质第二节X射线的产生第三节X射线谱第四节X射线与物质的相互作用第五节X射线的衰减规律第六节吸收限的应用1精选2021版课件X射线物理学基础X射线物理学基础

引言—X射线学的发展及分支①1895年德国物理学家“伦琴”发现X射线。1901年，伦琴获诺贝尔物理学奖。之后建立了“X射线透射学”，最早应用于医学，后应用于工业无损探伤。2精选2021版课件X射线物理学基础X射线物理学基础

②1912年，德国物理学家“劳埃”发现了X射线在晶体中的衍射现象。（1）X射线是波长极短的电磁波，与晶体中原子间距离同数量级；（2）晶体由原子（或原子团）在三维空间周期性重复排列而成。获1914年的诺贝尔物理学奖。3精选2021版课件X射线物理学基础X射线物理学基础

获1915年的诺贝尔物理学奖。之后发展了X射线学的另一分支：“X射线衍射学”（或“X射线晶体学”）。1913年，英国物理学家“布拉格”父子提出了著名的布拉格方程，是X射线的衍射学的理论基础。4精选2021版课件X射线物理学基础X射线物理学基础

③1914年，莫塞莱发现不同元素的同名特征X谱线的波长和原子序数有定量的对应关系。发展了第三个分支“X射线光谱学”。（即根据X射线光谱，研究物质的原子结构和成分。）5精选2021版课件X射线物理学基础X射线物理学基础

X射线学的分支X射线透射学X射线衍射学X射线光谱学6精选2021版课件X射线物理学基础X射线物理学基础

第一节X射线的性质X射线的波长范围：10-3～10nm。一、X射线的性质①不可见，但它能使一些气体或其他物质电离，使照相底片感光，使荧光物质发光。②穿透性强，并可被物质吸收和散射。软X常用于晶体的X射线衍射分析。硬X射线常用于金属零件的探伤和医学上的透视分析。7精选2021版课件X射线物理学基础X射线物理学基础

③折射率≈1X射线穿过不同媒质时，呈直线传播，在电场和磁场中也不发生偏转，因此不能用常规方法使X射线会聚或发散。④对生物细胞有很强的杀伤作用。8精选2021版课件X射线物理学基础X射线物理学基础

二、X射线的本质1、X射线的本质也是电磁波，即也是一种无静止质量并以光速运动的光子。9精选2021版课件X射线物理学基础X射线物理学基础

2、X射线的波粒二象性波动性的表现：以一定的频率和波长在空间传播，例如以晶体作衍射光栅时观察到的X射线的衍射现象；描述波动性的物理量：频率ν、波长λ粒子性的表现：以光子形式辐射和吸收时具有一定的质量、能量和动量，如光电效应等。描述粒子性的物理量：能量E、动量P10精选2021版课件X射线物理学基础X射线物理学基础

波动性和粒子性之间存在下述关系：0.05~0.25nm范围适于??结构分析0.005~0.1nm范围适于??探伤分析11精选2021版课件X射线物理学基础X射线物理学基础

第二节X射线的产生一、X射线产生原理实验证明：高速运动的带电的基本粒子突然受阻时，随着能量的消失和转化，就会产生X射线。实际用于获得X射线的带电粒子是电子。12精选2021版课件X射线物理学基础X射线物理学基础

电子式X射线管产生X射线的条件：(1)??产生电子的电子源；(2)??使电子作定向高速运动；(3)??在高速电子流的运动路径上设置障碍物，使电子突然受阻。(4)??封闭在高真空中，真空度高于10-3Pa。13精选2021版课件X射线物理学基础X射线物理学基础

二、X射线管1、封闭电子式X射线管的结构封闭电子式X射线管与其结构示意图14精选2021版课件X射线物理学基础X射线物理学基础

(1)??阴极：钨丝；加热钨丝发射热电子；(2)??阳极/靶：使电子突然减速并发射X射线的地方。不同的靶面材料用于获得不同波长的X射线。(3)?阴极和阳极之间的高压使电子作定向高速运动；(4)??阴、阳极都密封在高真空管中，真空度10-3Pa。其他组成部分：金属聚焦罩、冷却水、铍窗口。15精选2021版课件X射线物理学基础X射线物理学基础

高速运动的电子与物质碰撞时被突然减速或停止运动，其大部分动能（~99%）转变为热能使物体升温，而一小部分动能（~1%）则转变为光能以X射线形式向外界释放。封闭电子式X射线管的功率有限，为500～3000W。16精选2021版课件X射线物理学基础X射线物理学基础

2、旋转阳极?大功率X射线源需要用旋转阳极。因阳极不断旋转，电子束轰击部位不断改变，故提高功率也不会烧熔靶面。目前有100kW的旋转阳极。17精选2021版课件X射线物理学基础X射线物理学基础

第三节X射线谱X射线谱：X射线强度随波长变化的关系曲线。X射线的强度X射线的强度：单位时间内，通过与X射线传播方向垂直的单位面积上