X射线的产生和性质.ppt
1X射线衍射射线衍射X Ray Diffraction,XRD2X X射线的发现射线的发现 1895年，德国物理学家年，德国物理学家伦琴伦琴研究阴极射线时发现，由于对研究阴极射线时发现，由于对其本质不了解，称为其本质不了解，称为X射线射线，亦称亦称伦琴射线伦琴射线。Roentgen3X X射线的发现射线的发现劳厄劳厄(18791960)德国物理学家德国物理学家 1912年年发发现现了了X射射线线通通过过晶晶体体时时产产生生的的衍衍射射现现象象，从从而而导导致致了了X射射线线衍衍射射技技术术的的诞诞生生，它它成成为为研研究究晶晶体体内内部部结结构构的的重重要要技技术术手手段段。他他因因此此项项成成果果于于1914年获奖年获奖。4X X射线的发现射线的发现L.L.布拉格布拉格(1890(18901971)1971)H.H.布拉格布拉格(1862(186219421942)布拉格父子于布拉格父子于1913年借助年借助X射线成功地射线成功地测出金刚石的晶体结构，并提出了测出金刚石的晶体结构，并提出了“布拉格布拉格公式公式”，为最终建立现代晶体学打下了基础，为最终建立现代晶体学打下了基础，于于1915年获奖。当时，小布拉格年仅年获奖。当时，小布拉格年仅25岁，岁，是至今为止最年轻的诺贝尔奖获得者是至今为止最年轻的诺贝尔奖获得者。X X射线区射线区射线区射线区紫外区紫外区紫外区紫外区可见光区可见光区可见光区可见光区红外区红外区红外区红外区微波区微波区微波区微波区无线电区无线电区无线电区无线电区X X射线的本质射线的本质X X射线的本质是一种电磁波，与可见光完全相同，仅仅射线的本质是一种电磁波，与可见光完全相同，仅仅是波长短，波长为是波长短，波长为1010-2-2-1-10 02 2，即，即0.001nm-10nm,0.001nm-10nm,介于紫外线介于紫外线与与射线之间射线之间，因此不能用肉眼观察到；同样，因此不能用肉眼观察到；同样能产生反射、能产生反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振和吸收等现象。折射、散射、干涉、衍射、偏振和吸收等现象。56X X射线的产生原理射线的产生原理原理：原理：高速运动的电子与物体碰撞时，发生能量转高速运动的电子与物体碰撞时，发生能量转换，电子的运动受阻失去动能，其中换，电子的运动受阻失去动能，其中99%99%的能量转换的能量转换为热量，而为热量，而1%1%的能量转换为的能量转换为X X射线。射线。：7X X射线的产生射线的产生XX射线产生的三个基本条件射线产生的三个基本条件产生自由电子；产生自由电子；使电子作定向使电子作定向的高速运动；的高速运动；在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突然减速或停止。然减速或停止。：8接变压器玻璃钨灯丝金属聚灯罩铍窗口金属靶冷却水电子X射线X射线X射线管剖面示意图射线管剖面示意图X X射线的产生过程演示射线的产生过程演示40KV高压220V400mA电流9X X射线谱射线谱由由X X射线管发射出来的射线管发射出来的X X射线可以分为两射线可以分为两种类型：种类型：连续连续X X射线射线标识标识X X射线射线：10连续连续X X射线谱的产生机理射线谱的产生机理连续连续X X射线射线具有连续波长的具有连续波长的X X射线，构成连续射线，构成连续X X射线谱，它和可射线谱，它和可见光相似，亦称多色见光相似，亦称多色X X射线。射线。产生机理：产生机理：能量为能量为eVeV的电子与阳极靶的原子碰撞时，的电子与阳极靶的原子碰撞时，电子失去自己的能量，其中部分以光子的形式辐射，电子失去自己的能量，其中部分以光子的形式辐射，碰撞一次产生一个能量为碰撞一次产生一个能量为hvhv的光子的光子，这样的光子流即，这样的光子流即为为X X射线射线。单位时间内到达阳极靶面的电子数目是极。单位时间内到达阳极靶面的电子数目是极大量的，绝大多数电子要经历多次碰撞，大量的，绝大多数电子要经历多次碰撞，产生能量各产生能量各不相同不相同的辐射，因此出现的辐射，因此出现连续连续X X射线谱。射线谱。11标识标识X X射线谱的产生机理射线谱的产生机理产生机理产生机理标识标识X X射线谱的产生机理与阳极物质的原子内部结构射线谱的产生机理与阳极物质的原子内部结构紧密相关的。紧密相关的。原子系统内的电子按泡利不相容原理和原子系统内的电子按泡利不相容原理和能量最低原理分布于各个能级。在电子轰击阳极的过能量最低原理分布于各个能级。在电子轰击阳极的过程中，当某个具有足够能量的电子将阳极靶原子的内程中，当某个具有足够能量的电子将阳极靶原子的内层电子击出时，于是在低能级上出现空位，系统能量层电子击出时，于是在低能级上出现空位，系统能量升高，处于不稳定激发态。较高能级上的电子向低能升高，处于不稳定激发态。较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁，并以光子的形式辐射出标识级上的空位跃迁，并以光子的形式辐射出标识X X射线射线谱。谱。：12标识标识X X射线谱的产生机理射线谱的产生机理：13什么情况下会产生什么情况下会产生X射线衍射？射线衍射？布拉格方程布拉格方程2dsin=n n=1,2,3.波长：由布拉格方程波长：由布拉格方程2dsin=n 得，得，sin=n/2d sin 1,且当且当n=1时时 2dX X射线衍射射线衍射 d光程差为波长的整数倍。光程差为波长的整数倍。各散射各散射X射线之间在某个射线之间在某个方向上相互加强称为方向上相互加强称为X射线射线衍射。衍射。什么情况下有最大程度的相互加强什么情况下有最大程度的相互加强（即（即晶体表面产生晶体表面产生衍射条件）？衍射条件）？产生衍射的极限条件是什么？产生衍射的极限条件是什么？14X X射线的应用射线的应用X X射线广泛地应用医学、工程、材料、宇航射线广泛地应用医学、工程、材料、宇航事业上。例如：事业上。例如：人体探伤人体探伤晶体结构分析晶体结构分析材料和构件无损探伤材料和构件无损探伤
