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第六章 X射线1第1页第1页
《原子物理学》第六章 X射线基本内容 §6.1 X射线波性§6.2 X射线产生机制§6.3 X射线吸取§6.4 康普顿效应 目与要求 (1)理解X射线产生机制及波长计算.(2)理解X射线吸取特点.(3)分析康普顿散射效应. 电磁波谱 波长(cm)频率(Hz)紫外红外X射线毫米波微波(电视、雷达)短波长波γ射线可见光2第2页第2页
《原子物理学》第六章 X射线X光发觉背景 1895年,物理学已有了相称发展,它几种主要部门--牛顿力学、热力学和分子运动论、电磁学和光学,都已经建立了完整理论,在应用上也取得了巨大结果。这时物理学家普遍认为,物理学已经发展到顶了,以后任务无非是在细节上作些补充和修正而已,没有太多事好做了。 然而, X射线发觉唤醒了沉睡物理学界。它像一声春雷,引起了一系列重大发觉,把人们注意力引向更进一步、更辽阔天地,从而揭开了当代物理学革命序幕。3第3页第3页
《原子物理学》第六章 X射线第六章 X射线W.K.伦琴,德(1845-1923)第一张诺贝尔物理学奖奖状 1879年,在物理学大师亥姆霍兹和基尔霍夫等人推荐下,伦琴担任吉森大学物理学专家和物理研究所所长.于1894年任该校校长.在其就职演说中指出: “试验是最有力可靠手段,能使我们揭开自然界奥秘;试验也是判断假说应当保留还是应当放弃最后鉴定.”获19首届诺贝尔物理学奖0.01 1 10(?)硬X射线 软X射线λX射线波长范围及其大体分类 硬X射线:波长较短,能量较高,穿透力较强,适合用于金属无损探伤及相关分析. 软X射线…伦琴无条件地把X射线发觉奉献给人类,没有申请专利.4第4页第4页
X射线下……《原子物理学》第六章 X射线5第5页第5页
§6-1 X射线及其波性一、X射线发觉《原子物理学》第六章 X射线 1895.11.8,伦琴在暗室中做阴极射线管气体放电试验时,为避免紫外线与可见光影响,特用黑纸将射线管包住,但偶然发觉与之相距一段距离荧光屏上会发微光.伦琴认定这是一个来自射线管但不是阴极射线神秘射线.穿透性及直进性,在电磁场中不偏转,能使一些物质发荧光,使底片感光,使空气电离… 因对其本质不拟定性,称其为X射线.以后证实X射线是核外电子产生短波电磁辐射. 在伦琴之前有些人在操作阴极射线管时发觉此特异现象,但未深究。(“当真理碰到鼻尖时候还是没有得到真理”)神秘射线性质:第一张人手(伦琴夫人手)X照片6第6页第6页
《原子物理学》第六章 X射线二、X射线产生机制:1)X射线管:X射线可用高速电子流轰击阳极靶A而取得,或由Z>10原子内壳层跃迁而产生.高速电子流与靶相撞时,电子因受阻失去动能,中约1%转变为X射线,大部分转变为热能。_K + A 阳极(靶)A: 电子忽然减速 和发射X射线处靶材由用途决定7第7页第7页
X射线管结构 《原子物理学》第六章 X射线封闭式X射线管实质上是一个大真空二极管X射线管阴极8第8页第8页
《原子物理学》第六章 X射线玻璃铍窗口钨丝接变压器金属聚灯罩金属靶X射线X射线电子流冷却水“X射线管剖面示意图” 演示:9第9页第9页
2)X射线谱(发射谱) 试验表明,X射线谱由两部分构成《原子物理学》第六章 X射线标识谱:一定材料做阳极含有拟定临界电压(开始出现尖峰时电压),可用来辨认元素.因此线状谱又称标识谱.连续谱:加速电压不太高时,X射线强度随波长连续改变.线状谱:加速电压达一定值时,连续谱上叠加着一些尖峰构成. 峰值相应波长取决于靶材本身)钼靶标识谱叠加在连续谱上121086420相对强度0.02 0.04 0.06 0.08 1.00λ/nm20kV30kV40kV50kV35kV10第10页第10页
《原子物理学》第六章 X射线连续谱:由轫致辐射造成连续谱 刹车辐射高速带电粒子射到阳极时,受靶核库仑场作用而速度骤减(连续改变)时产生辐射。 连续谱特点:有一明显极限(短波波长):量子解释一个电子在电场中得到动能1eV,当它到达靶核时动能所有转化为辐射能,由此发出光波长最短,为 代入常数后即得上式( 称为量子极限) 标识谱(特性辐射) 由电子内壳跃迁造成标识谱,其波长极短(约0.1nm左右).各元素特性谱有相同结构,但其能量值不同.故视为元素“指纹”,可作为分析元素工具.据此式,若测出外加 高压则可准确地测出h11第11页第11页
K态(击走K电子)L态(击走L电子)M态(击走M电子)N态(击走N电子)击走价电子中性原子原子能量电子冲击阳级靶X射线射出“连续X射线产生过程”演示《原子物理学》第六章 X射线12第12页第12页
K态(击走
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