x射线物理学基础(材料分析方法)(共4页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上材料分析方法x射线物理学基础x射线的产生x射线又称伦琴射线，1895年物理学家伦琴利用x射线管发现了x射线，并且其首先用于透射学方面，进行人体探病，和工件探伤。之后在1912年劳埃发现了x衍射学和x射线光谱学，分别进行晶体结构测定与成分测定。这里只讲电子式x射线管产生的x射线条件：以某种方式得到大量的自由电子在高真空中，使这些电子在高压电场下做定向高速运动。在电子运动轨迹上设置障碍物，急剧改变电子的运动速度（根据经典物理学理论，高速运动的粒子将原子内层电子打出去，在能级跃迁过程中多余能量会以x射线形式释放）电子式x射线管主要由阴极（电子枪）、阳极（金属靶材）、窗口构成。阴极：发射电子束的电子枪，一般将钨丝烧热放出电子阳极：金属材料制成，用于电子轰击金属靶材，释放x射线窗口：x射线射出的特定通道x射线管释放x射线的方式主要有两种，分别是靶材固定的和旋转的固定的靶材在长时间电子轰击下会产生损坏，而旋转式靶材，同一地方不会被电子照射太久，因而降低其损坏的程度，可以接受较大功率释放的电子，目前有100kw的旋转阳极，其功率比普通x射线管高数十倍。x射线谱连续x射线谱：产生原理：x射线管两极加高压时，大量的自由电子向阳极轰击，由于阳极的阻碍，使得电子做减速运动，周围磁场发生变化，导致其产生电磁波，由于大量电子到达阳极靶的时间和条件不同，导致产生的电磁场具有连续的不同波长。特征x射线谱：产生原理：当原子内层电子被激发，在电子进行补充空位跃迁的过程，多余能量以x射线释放，即为特征x射线，由于特定物质，其能级差固定，因此特征x射线具有特征波长。例如：高速电子将k层一个电子激发，l层电子向空位补充，此过程将释放k系特征x射线，称k x射线，除此之外，还有可能m层电子向k空位补充，产生k x射线，由于l层向层电子跃迁较多，因此K x射线强度较大。据上述可知，特征x射线与物质原子序数有关，其实满足的是莫塞莱定律。x射线与物质的相互作用x射线与物质相互作用，分别产生热、透射x射线、散射x射线、荧光x射线、反冲电子、光电子、俄歇电子七种信号。x射线的散射：相干散射：x射线通过物质时，原子内电子在电磁场作用下受迫振动，将产生交变电磁场，其频率和波长与入射x射线相同。非相干散射：x射线通过物质时，经束缚力不大的自由电子散射后，其能量发生变化，产生波长比入射x射线长的x射线。x射线的吸收：指物质对x射线的能量转化为其他形式的能量，如光电效应和俄歇效应，也是x射线的真吸收过程，除此之外真吸收还包括热效应。真吸收是相对于电子吸收而言，因为电子吸收只是能量衰减至无法逸出表面，并不是真的被完全吸收。吸收限与短波限吸收限：高速运动的光粒子将电子激发后，产生特征x射线，此时从x射线被吸收角度来看，此时光子的波长称为吸收限，其实吸收限也叫激发限，即将原子处于激发态时的波长。短波限：x射连续谱中最短的那个波长，即极少数电子在轰击固体时，将全部能量转化为一个光量子能量，此时光子具有最高的能量和最短的波长，此时光子的波长为短波限。注意：短波限对应的x射线强度并不是最大的，因为强度是对于整体光量子而言，此时只有少数光子能量较大，整体能量并不是最大的。吸收限的应用：滤波片的原理便是如此。比如滤波片的k吸收限位于x射线的k与k之间，使得k被大大减弱，达到滤波的效果。专心-专注-专业