X射线物理学基础(2).ppt

温故而知新1.X射线的本质

2.X射线的产生

(1)产生条件

(2)X射线管的主要结构

3.X射线谱

连续X射线谱、特征X射线谱第三节X射线与物质的相互作用【教学目标】1.理解X射线的散射与吸收。2.掌握X射线的衰减规律及线吸收系数和质量吸收系数。【重点掌握内容】1.X射线的衰减规律。2.线吸收系数。3.质量吸收系数。【教学难点】1.X射线的散射与干涉。2.X射线的吸收。一.X射线的散射1.相干散射(coherentscattering)原子对X射线的散射：使得X射线发生散射的物质主要是物质的自由电子及原子核束缚的非自由电子，后者有时可称为原子对X射线的散射。X射线的散射，当入射线与散射线波长相同时，相位滞后恒定，散射线之间能相互干涉，称为相干散射。2.不相干散射(incoherentscattering)当散射线波长与人射线波长不同时，散射线之间不相干，则称之为非相干散射。而康普顿散射即为非相干散射。不相干散射在衍射图相上成为连续的背底，其强度随（sinθ/λ）的增加而增大，在底片中心处（λ射线与底片相交处）强度最小，α越大，强度越大。二.X射线的吸收物质对X射线的吸收，是指X射线通过物质时光子的能量变成了其他形式的能量。X射线通过物质时产生的光电效应和俄歇效应，使入射X射线的能量变成光电子、俄歇电子和荧光X射线的能量，使X射线强度被衰减，是物质对X射线的真吸收过程。1.光电效应---光电子和荧光X射线激发K系光电效应时，入射光子的能量必须等于或大于将K电子从K层移至无穷远时所作的功WK，即将激发限波长λK和激发电压VK联系起，即2.俄歇效应真吸收：光电效应所造成的入射能量的消耗和X射线穿过物质时所引起的热效应。光电子被X射线击出壳层的电子即光电子,它带有壳层的特征能量,所以可用来进行成分分析(XPS)俄歇电子高能级的电子回跳,多余能量将同能级的另一个电子送出去,这个被送出去的电子就是俄歇电子,带有壳层的特征能量(AES)二次荧光高能级的电子回跳,多余能量以X射线形式发出.这个二次X射线就是二次荧光也称荧光辐射同样带有壳层的特征能量散射散射无能力损失或损失相对较小相干散射是X射线衍射基础,只有相干散射才能产生衍射。散射是进行材料晶体结构分析的工具吸收吸收是能量的大幅度转换,多数在原子壳层上进行,从而带有壳层的特征能量,因此是揭示材料成分的因素吸收是进行材料成分分析的工具可以在分析成分的同时告诉你元素价态小结三.X射线的衰减1.衰减规律设入射X射线强度为I0，透过厚度为t的物质后强度为I，I＜I0,在被照射的物质中取一深度为X处的小厚度元dX，照到此小厚度元上的X射线强度为Ix，透过此厚度元的X射线强度为Ix十dx，则强度的改变为：衰减规律2.吸收系数⑴线吸收系数：当X射线透过单位长度（1cm）物质时强度衰减的程度，值愈大，则强度衰减愈快。⑵质量吸收系数：单位质量物质（单位截面的1g物质）对X射线的衰减程度，其值的大小与温度、压力等物质状态参数无关，但与X射线波长及被照射物质的原子序数有关。工作中有时需要计算i个元素组成的化合物、混合物、合金和溶液等的质量衰减系数μm。由于μm与物质的存在状态无关，因此衰减系数可按下式求得：μm=ω1μm1+ω2μm2+…ωiμmi(3)X射线的吸收曲线如果用σm仍表示散射系数，τm表示吸收系数。在大多数情况下吸收系数比散射系数大得多，故μm≈τm。质量吸收系数与波长的三次方和元素的原子序数的三次方近似地成比例。四.吸收限的应用1.X射线滤波片的选择在一些衍射分析工作中，我们只希望是kα辐射的衍射线条，但X射线管中发出的X射线，除kα辐射外，还含有Kβ辐射和连续谱，它们会使衍射花样复杂化。获得单色光的方法之一是在X射线出射的路径上放置一定厚度的滤波片，可以简便地将Kβ和连续谱衰减到可以忽略的程度。1：Z靶＜40时，Z滤＝Z靶-1；2：Z靶＞40时，Z滤＝Z靶-2常用靶材及其匹配的滤波片的数据列入表1-1。按表中厚度制作的波滤片，滤波后Kβ/