材料分析方法第二章第三节.ppt

实例:由近邻L层电子填充K层的空位后所产生的特征X射线，称K?辐射。例如，?CuK?=1.5418?;由次近邻M层电子填充K层的空位后所产生的特征X射线，称K?辐射。例如，?CuK?=1.3922?。第30页,共61页，星期六，2024年，5月实际上，K?是一个双重跃迁，以Cu为例，?K?1=1.5405?，?K?2=1.5443?;K?1K?2?=1.5401.544?第31页,共61页，星期六，2024年，5月原因：这与原子能级的精细结构有关。L层分3个亚层，除L1层电子不符合选择定律（Δl=0），不能跃迁外，L2、L3层电子均可向K层跃迁，故形成了双线结构。ljL层K层第32页,共61页，星期六，2024年，5月莫赛莱（Moseley)定律表明特征谱线波长与物质原子序数的关系)(sl-=ZC1式中C、?—与线系有关的常数。可见：原子序数↑→K线系波长↓例：Cu(Z=29)靶X射线：?K?1=1.5406?Mo(Z=42)靶X射线：?K?1=0.7093?结论：特征X射线波长仅决定于原子序数，与管电压、管电流无关。第33页,共61页，星期六，2024年，5月莫赛莱（Moseley)定律的应用)(sl-=ZC1应用：根据莫色莱定律，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34页,共61页，星期六，2024年，5月

X射线与物质的作用可分为散射、吸收、透射1、散射沿一定方向运动的X射线光子流与物质的电子相互碰撞后，向周围发散开来的过程。X射线散射①相干散射②非相干散射入射X射线与物质中原子核束缚较紧的电子相互作用所产生的衍射效应入射X射线与物质中原子核束缚较松的电子相互作用所产生的衍射效应二、X射线与物质的相互作用第35页,共61页，星期六，2024年，5月

（1）相干散射当入射X射线光子与原子中束缚较紧的电子(内层电子)发生弹性碰撞时，其辐射出电磁波的波长和频率与入射波完全相同，新的散射波之间将可以发生相互干涉-----相干散射。第36页,共61页，星期六，2024年，5月(2）非相干散射(康普顿散射)当入射X射线光子与原子中束缚较弱的电子(如外层电子)发生非弹性碰撞时，电子可能被X光子撞离原子成为反冲电子,并带走一部分能量，从而使得光子能量减少，散射波波长增加，称为非相干散射。第37页,共61页，星期六，2024年，5月2吸收除了被散射和透射掉一部分外，X射线能量将被物质吸收，转变为热能,光电效应、荧光效应、俄歇效应等第38页,共61页，星期六，2024年，5月(1)光电效应定义：入射X射线光子的能量足够大时，可将内层电子击出，使其成为自由光电子，产生光电效应。第39页,共61页，星期六，2024年，5月激发限（吸收限）：激发K系光电效应时，入射光子的能量必须大于或等于将K电子从K层移至无穷远时所作的功WK，即：h?K＝hc/?K≥WK?K＝hc/WK称λk为激发限，或吸收限，只有当入射X射线的波长λ≤λk时，才能产生光电效应而被吸收。第40页,共61页，星期六，2024年，5月定义：当X射线光子具有足够能量时，可以将原子内层电子击出，产生光电效应。此时，原子处于激发态，外层电子将向内层空位跃迁，同时释放波长一定的特征X射线。称为二次特征X射线或荧光X射线，这种现象叫做荧光效应。KL荧光X射线光子h?2入射X射线光子h?1e-(2)荧光效应(二次特征X射线)第41页,共61页，星期六，2024年，5月荧光X射线与一次特征X射线比较产生机理：相同。不同之处：产生一次特征X射线时，入射线是高速运动的电子(E=eV)；荧光X射线的入射线是高能X射线光子(E=h?)。KL荧光X射线光子h?2入射X射线光子h?1e-第42页,共61页，星期六，2024年，5月(3)俄歇效应1925年由俄歇发现原理：如果原子K层电子被击出，L层电子向K层跃迁，其能量差不是以产生K系X射线光量子的形式释放，而是被邻近电子所吸收，使这个电子受激发而逸出原子成为自由电子,这种现象叫做俄歇效应。电离出的电子称俄歇电子。测定俄歇电子的能量可以确定原子的种类--俄歇电子能谱。第43页,共61页，星期