射线物理基础课件.pptVIP

X射線管的效率X射線管的效率η，是指電子流能量中用於產生X射線的百分數，即隨著原子序數Z的增加，X射線管的效率提高，但即使用原子序數大的鎢靶，在管壓高達100kv的情況下，X射線管的效率也僅有1﹪左右，99％的能量都轉變為熱能。X射線譜--------?特徵X射線譜當管電壓超過某臨界值時，特徵譜才會出現，該臨界電壓稱激發電壓。當管電壓增加時，連續譜和特徵譜強度都增加，而特徵譜對應的波長保持不變。鉬靶X射線管當管電壓等於或高於20KV時，則除連續X射線譜外，位於一定波長處還疊加有少數強譜線，它們即特徵X射線譜。鉬靶X射線管在35KV電壓下的譜線，其特徵x射線分別位於0.63?和0.71?處，後者的強度約為前者強度的五倍。這兩條譜線稱鉬的K系特徵X射線的產生機理特徵X射線的產生機理與靶物質的原子結構有關。原子殼層按其能量大小分為數層，通常用K、L、M、N等字母代表它們的名稱。但當管電壓達到或超過某一臨界值時，則陰極發出的電子在電場加速下，可以將靶物質原子深層的電子擊到能量較高的外部殼層或擊出原子外，使原子電離。陰極電子將自已的能量給予受激發的原子，而使它的能量增高，原子處於激發狀態。如果K層電子被擊出K層，稱K激發，L層電子被擊出L層，稱L激發，其餘各層依此類推。產生K激發的能量為WK＝hυK，陰極電子的能量必須滿足eV≥WK＝hυK，才能產生K激發。其臨界值為eVK＝WK，VK稱之臨界激發電壓。特徵X射線的產生機理處於激發狀態的原子有自發回到穩定狀態的傾向，此時外層電子將填充內層空位，相應伴隨著原子能量的降低。原子從高能態變成低能態時，多出的能量以X射線形式輻射出來。因物質一定，原子結構一定，兩特定能級間的能量差一定，故輻射出的特徵X射波長一定。當K電子被打出K層時，如L層電子來填充K空位時，則產生Kα輻射。此X射線的能量為電子躍遷前後兩能級的能量差，即特徵X射線的命名方法同樣當K空位被M層電子填充時，則產生Kβ輻射。M能級與K能級之差大於L能級與K能級之差，即一個Kβ光子的能量大於一個Kα光子的能量；但因L→K層躍遷的幾率比M→K遷附幾率大，故Kα輻射強度比Kβ輻射強度大五倍左右。顯然，當L層電子填充K層後，原子由K激發狀態變成L激發狀態，此時更外層如M、N……層的電子將填充L層空位，產生L系輻射。因此，當原子受到K激發時，除產生K系輻射外，還將伴生L、M……等系的輻射。除K系輻射因波長短而不被窗口完全吸收外，其餘各系均因波長長而被吸收。Kα雙線的產生與原子能級的精細結構相關。L層的8個電子的能量並不相同，而分別位於三個亞層上。Kα雙線系電子分別由LⅢ和LⅡ兩個亞層躍遷到K層時產生的輻射，而由LI亞層到K層因不符合選擇定則（此時Δl＝0），因此沒有輻射。小結連續譜(軟X射線)高速運動的粒子能量轉換成電磁波譜圖特徵:強度隨波長連續變化是衍射分析的背底;是醫學採用的特徵譜(硬X射線)高能級電子回跳到低能級多餘能量轉換成電磁波僅在特定波長處有特別強的強度峰衍射分析採用莫色萊定律特徵X射線譜的頻率（或波長）只與陽極靶物質的原子結構有關，而與其他外界因素無關，是物質的固有特性。1913～1914年莫色萊發現物質發出的特徵譜波長與它本身的原子序數間存在以下關係：根據莫色萊定律，將實驗結果所得到的未知元素的特徵X射線譜線波長，與已知的元素波長相比較，可以確定它是何元素。它是X射線光譜分析的基本依據X射線與物質的相互作用X射線與物質的相互作用，是一個比較複雜的物理過程。一束X射線通過物體後，其強度將被衰減，它是被散射和吸收的結果，並且吸收是造成強度衰減的主要原因。X射線的散射當X射線通過物質時，物質原子的電子在電磁場的作用下將產生受迫振動，其振動頻率與入射X射線的頻率相同。任何帶電粒子作受迫振動時將產生交變電磁場，從而向四周輻射電磁波，其頻率與帶電粒子的振動頻率相同。由於散射線與入射線的波長和頻率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干條件，故稱為相干散射。相干散射是X射線在晶體中產生衍射現象的基礎。X射線經束縛力不大的電子（如輕原子中的電子）或自由電子散射後，可以得到波長比入射X射線長的X射線，且波長隨散射方向不同而改變。這種散射現象稱為康普頓散射或康普頓一吳有訓散射,也稱之為不相干散射，是因散射線分佈於各個方向，波長各不相等，不能產生干涉現象。不相干散射入射X射線遇到約束松的電子時，將電子撞至一方，成為反沖電子。入射線的能量對電子作功而消耗一部份後，剩餘部份以X射線向外輻射。散射X射線的波長（λ‘）比入射x射線的波長（λ）長，其差值與角度α之間存在如右關係：不相干散射在衍射圖相上成為連