莫塞莱定律验证实验吸收边的研究与应用-复旦大学物理教学实验中心.ppt

胡颖 0519107 内层电子的电离是物质对X射线吸收的主要原因，它经过吸收体后的强度将按指数衰减： 其中，μ为衰减系数，x为吸收体厚度。 波长在35~100pm范围内，原子吸收系数τa与透射率T(=I/I0)成立以下经验公式： （1） （2） x I0 I 根据玻尔理论，内壳层中n能级公式 其中，R为里德堡常数，Z为原子序数，σK为K壳层的屏蔽系数。 X射线若要电离n=1上的电子，其能量必须大于该壳层电子的结合能 于是得到莫塞莱定律： 其中，λK为吸收体结合能对应的波长，称吸收边或吸收限。 （3） （4） （5） 实验中，测量了锆■、钼■、银■、铟■四种金属的吸收谱线，运用两种不同的吸收边范围选区方法： （1）从突变的峰至谷；（2）只取突变的直线部分 作了如下比较： 四种元素的衍射谱 λ~I0关系曲线 （1）谷至峰 （2）取直线部分 λ~T关系曲线（两种不同的吸收边选取范围） τa~λ变化曲线 （1）从峰取至谷 （2）只取直线段 R=1.225*107/m-1 αR = 11.6% R=1.102*107/m-1 αR = 0.45% σ=5.08 ασ = 41.1% σ=3.58 ασ = 0.55% Z~ 关系图的拟合比较 结论： 莫塞莱定律的验证实验中吸收边范围应只选取吸收突变的直线部分。 与里层原子相作用的X射线先到达吸收突变 金属里层原子K层电子电离，所需克服的结合能会略大于（4）式给出的EK值 同时，与外层原子作用的X射线吸收系数仍在增长 而后当X射线波长到达吸收限λK，X射线与外层电子作用，此时电离电子的能量近似是EK值，因此取直线段作吸收边范围与用莫塞莱定律吻合得最好。 分析： 本文通过分析玻尔原子模型与莫塞莱定律的关系，介绍了X射线与材料相互作用而产生的吸收边； 以测量四种元素的X射线吸收边的实验讨论如何选取吸收边范围，验证了莫塞莱定律； 最后通过黄铜的例子说明了吸收边的实际应用原理。 《原子物理学》 杨家福 北京：高等教育出版社 《X-ray Diffraction》 B.E Warren Dover Publication, Inc. New York 近代物理实验补充讲义 复旦大学物理实验教学中心