X射线的产生及X射线的性质课件.pptxVIP

第3章：X射线的产生及X射线的性质;目录;;;;阴极：发射电子。钨丝，高压下释放出热辐射电子。

阳极：靶(Target)。高速运动的热辐射电子突然减速并发射X射线。

阳极材料为Cu，称之为Cu靶。另外常用的还有Fe靶、Mo靶等。;一.连续谱

高速电子与阳极靶的原子碰撞时，由高速运动突然转为停止不动，电子失去动能以光子形式辐射，这个光子流就是X射线。

电子运动的动能?X光能;设电子的动能为?＝eV，若一个电子的动能全部转化成X光子的能量，则：

?＝hν＝hc/λ

λs=hc/?max

这时该光子将具有最短的波长λs。

在实际的能量转化中，绝大多数电子，都有能量损耗，即?≤?max,因此λ≥λs。

实际形成：以λs为最短波长的连续谱线。;Mo靶的X射线谱;;连续光谱又称为“白色”X射线。连续光谱的短波限λs只决定于X射线管的工作高压，即只取决于高速电子流的运动速度，而与靶无关。

λs=hc/?max＝hc/eV

代入各个参数后得到：

λs=12.395／V；V的单位为kV,

λs的单位为?

(angstrum);;例如：Na11的原子结构中电子的壳层分布;当外来电子的能量足够高(大于K层电子的电子束缚能)，则可能吧K层的一个电子击飞，从而使原子处于不稳定状态(激发态)。;激发态不是稳定态，必然自发地向稳定态过渡。

方法之一：较高能量的L层电子向K层跃迁。;;;;;;;;;;;;典型的X射线谱（含连续谱和特征谱）;几种常用阳极靶材料的特征谱参数;;元素;(1)阳极材料已知时

电子束轰击可以得到已知波长的特征X射线—----用于X射线衍射分析的光源。

如，Cu阳极(Cu靶)，得到

Cu：λKα1＝1.5405?

λKα2＝1.5443?

λKβ＝1.3921?;(2)阳极材料未知时

阳极换成未知样品，则样品中含有那种元素，即可得到那种元素的特征X射线波长，若含多种元素，则得到各该种元素的特征X射线波长。

如果能测定出样品产生的X射线波长(或能量)，则可以鉴定出样品中的元素种类(及含量)----EPMA,EDX(Elctronprobemicroscopicanalyzer,EnergydispersiveXrayanalysis)。;四.X射线与物质的相??作用;（2）非相干散射

(a)光电子

当入射X光子的能量足够大时，入射电子可以将原子的内层电子击出使其成为光电子。;若入射X射线的波长是单色(能量已知)，则被击打出的光电子的能量?为：

?＝?入射线的能量－?电子在原子核外所具有的能量

由于不同元素的核外电子具有不同的能量，因此，如能测定该光电子的能量，则可确定被照射物质的化学成分----XPS原理(XrayPhoto-lectronicSpectroscopy)。

对光源的要求：固定的已知能量，常采用单色X射线。(X射线不容易聚焦，因此样品分析时空间分辨率低);MgKα激发Ag得到的光电子谱;XPS进行成分测定的特点：

.样品最表面元素种类(及含量)的测定(信息深度10层原子)。较深部位元素产生的光电子很难逸出样品表面。

.元素的不同状态，其光电子的能量会有差异(化学位移)，因此可测定元素的不同状态---价态、配位形式等。

例如Si的2p电子结合能：

单质硅中：99.6eV

SiO2中：103.4eV;有机化合物化学位移举例;(b)X荧光

光电效应发生后，原子的内层电子缺失，成激发状态，

激发态?稳定态

和前面讲述的X射线产生的原理一样，将产生X射线，称之为二次X射线－－荧光辐射。

该X射线的波长，完全取决与物质中的原子类型，而入射线可为单色，也可为白色。

若测定该二次射线的波长，即可得到物质的化学组成----XRF原理(X-RayFluorescencespectrometer)。;;;俄歇电子的能量：

EKLL=EK-EL-EL

;各种元素的俄歇电子能量;平均俄歇电子产额随原子序数的变化;X荧光产额ω与俄歇电子产额α之间满足