第一章X射线物理学基础ppt课件.pptxVIP

第一篇材料X射线衍射分析

第一章X射线物理学基础;

1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线时偶然发现,当时仅知其强穿透性、不可见性,不了解其性质,故称X射线(伦琴射线).至1912年德国劳埃发现X射线在晶体材料上的衍射现象,证实X射线是一种波,同时也诞生了X射线衍射分析技术.;§1.1X射线的性质

§1.1.1X射线的本质------电磁波

1.波长介于紫外线、射线之间,0.001-10nm或0.01--100A0-晶体衍射:0.5—2.5A0,金属无损探伤:0.05--1A0.短波长---硬X射线,反之-----软X射线.;电磁波是“横波”,X射线传播方向垂直于磁场、电场振动方向,以光速直线(C=3×108m/s)传播.因磁场分量在与物质的相互作用中效应很弱,所以在衍射分析时,仅考虑电场分量.一束沿X方向传播、波长为λ的X射线波方程:A=A0COS2(x/λ－νt),

或A=A0COS(ф－ωt)或A=A0ei(ф－ωt).

;§1.1.2X射线的性质

1.??不可见、强穿透性

2.???波粒二象性

波动性:

一定的波长或频率在空间以光速直线传播.ν=c/λ.

粒子性(微粒性):

X射线是由大量以光速运动、且不连续的的粒子(光子)流组成,每个光子的能量为：?=hc/λ.(h:普朗克常数6.625×10－34J.S.)

X射线强度:

单位时间通过垂直X射线传播方向的单位面积的光子能量总和.

I=n.?∝A02(n:单位时间穿过单位面积的光子数)

;§1.2X射线的产生及X射线谱

§1.2.1X射线的产生及X射线管

1.X射线管构造;;3.特殊结构的X射线管介绍

X射线管功率愈大,X射线强度愈大,分析精度愈高.但99%ev热能经靶座不易散出,故固定靶管功率不能无限提高(Wmax=3KW).

(1)???旋转阳极X射线管:阳极靶以(2000-10000r/h)旋转,Wmax可提高.

(2)???细聚集X射线管:阴、阳极间加静电透镜或磁透镜,使电子束聚集,焦斑尺寸下降,X射线截面减小,在单位时间射出的光子数不变时,X射线管强度提高.;

§1.2.2X射线谱

仪器检测X射线管发出的X射线波长及其强度,得到λ-I谱线.即X射线强度随波长而变化的关系曲线.

;一.连续X射线谱(多色X射线);特点

◆短波限SWL:一定电压U下的最小波长.相当于能量为eU的电子能量全部转化为光子的能量.

eν=hc/λSWL:,

λSWL:=1240/U(nm).

◆I随U、I、Z变化，但λSWL仅与U有关。

.

◆连续X射线谱强度:任一波长强度

I连=∫∞λSWLI=K1iZU2

◆效率：η=I连/iU=K1ZU

以钨z=74为例，U=100kv时，η≈1%。;二．特征（标积、单色）X射线谱;2.产生机理：;莫塞莱定律:;3.特征X射线谱的类型;4．特征X射线谱强度;§1.3X射线与物质的相互作用

;§1.3.1X射线与物质的相互作用;其中：一个电子的散射因数(2=7.94×10－30m2).

-------偏振因子.

时,1,可见相干散射使透射强度减弱.;2.非相干散射(康普顿---吴有训效应);二、X射线的真吸收;2.俄歇效应;

注:

①入射时,发生光电效应或俄歇效应,入射线大量吸收.

②同元素的阳极靶发出的特征线,不能激发同物质的同系特征X射线

③物质表面辐射的荧光X射线、俄歇电子反映了物质被照射区的化学成分固有特性。用于物质表面成分分析。;三．X射线的衰减规律;质量吸收系数---;§1.3.2吸收限的应用;◆滤波片厚度:;二、阳极靶的选择