2 X-射线物理学基础 2011.ppt

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1、X-射线的物理学基础射线的物理学基础张友祥伦伦 琴琴(W.C.Rontgen)1895年，德国物理学家伦琴（W.C.Rontgen）在研究阴极射线时发现了一种未知射线，当时对这种射线的本质还不了解。因为在代数上常常用X表示未知数，故将它命名为X射线X-射线照的相片射线照的相片当时的科学家们虽然还不了解X射线的本质，但是发现X射线具有很高的穿透能力，可以很容易穿过纸、人体、木材、金属片和其他不透明物体。1896年（X射线发现的第二年）即被医学部门采用作为检查人体伤、病的工具。1.X-射线的产生射线的产生 高高高高速速速速运运运运动动动动的的的的电电电电子子子子与与与与物物物物体体体体碰碰碰碰撞撞

2、撞撞时时时时，发发发发生生生生能能能能量量量量转转转转换换换换，电电电电子子子子的的的的运运运运动动动动受受受受阻阻阻阻失失失失去去去去动动动动能能能能，其其其其中中中中一一一一小小小小部部部部分分分分（1 1左左左左右右右右）能能能能量量量量转转转转变变变变为为为为XX射射射射线线线线，而而而而绝绝绝绝大大大大部部部部分分分分（9999左左左左右右右右）能能能能量量量量转转转转变变变变成成成成热热热热能能能能使使使使物物物物体体体体温温温温度升高。度升高。度升高。度升高。产生的原理产生的原理产生的条件产生的条件n n产生自由电子产生自由电子产生自由电子产生自由电子-电子源，如加热钨丝产生热电

3、子；电子源，如加热钨丝产生热电子；电子源，如加热钨丝产生热电子；电子源，如加热钨丝产生热电子；n n使使使使电电电电子子子子作作作作定定定定向向向向的的的的高高高高速速速速运运运运动动动动 -施施施施加加加加在在在在阳阳阳阳极极极极和和和和阴阴阴阴极极极极（钨钨钨钨丝丝丝丝）间间间间的的的的电压；电压；电压；电压；n n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。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。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。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。n n真真真真空空空空-把把把把阴阴阴阴极极极极和和和和阳阳阳阳极极极

4、极密密密密封封封封在在在在真真真真空空空空度度度度高高高高于于于于1010-3-3Pa Pa 的的的的真真真真空空空空中中中中，保保保保持两极洁净使加速电子无阻地撞击到阳极靶上。持两极洁净使加速电子无阻地撞击到阳极靶上。持两极洁净使加速电子无阻地撞击到阳极靶上。持两极洁净使加速电子无阻地撞击到阳极靶上。X X射线管的结构射线管的结构射线管的结构射线管的结构 封闭式封闭式X X射线管实质上就是一个大的真空二极管。射线管实质上就是一个大的真空二极管。基本组成包括：基本组成包括：(1)(1)阴极：阴极是发射电子的地方。阴极：阴极是发射电子的地方。(2)(2)阳极：靶，是使电子突然减速和发射阳极：靶，

5、是使电子突然减速和发射X X射线的地方。射线的地方。(3)(3)窗口：窗口是窗口：窗口是X X射线从阳极靶向外射出的地方。射线从阳极靶向外射出的地方。(4)(4)焦点：焦点是指阳极靶面被电子束轰击的地方，正是从这块焦点：焦点是指阳极靶面被电子束轰击的地方，正是从这块面积上发射出面积上发射出X X射线。射线。X射线管截面图射线管截面图 X射线管射线管 2.X射线的本质射线的本质n nX X射线的本质是射线的本质是电磁波电磁波电磁波电磁波，与可见光完全相同，仅是波长短而，与可见光完全相同，仅是波长短而已，因此具有波粒二像性。已，因此具有波粒二像性。n nX X射线的波长范围：射线的波长范围：0.0

6、11000.01100 或者或者1010-8-8-10-10-12-12 mmn n表表现现形形式式：在在用用晶晶体体作作衍衍射射光光栅栅时时观观察察到到的的X X射射线线的的衍衍射射现现象，即证明了象，即证明了X X射线的波动性射线的波动性。2.1.X射线的波动性射线的波动性 X射线是波长在射线是波长在10-8到到10-12米范围内的电磁波，因此具有极强米范围内的电磁波，因此具有极强穿透能力。穿透能力。n n硬硬X X射射线线：波波长长较较短短的的硬硬X X射射线线能能量量较较高高，穿穿透透性性较较强强，适适用用于金属部件的无损探伤及金属物相分析。于金属部件的无损探伤及金属物相分析。n n软

7、软X X射射线线：波波长长较较长长的的软软X X射射线线能能量量较较低低，穿穿透透性性弱弱，可可用用于于分析非金属的分析。分析非金属的分析。n nX X射射线线波波长长的的度度量量单单位位常常用用埃埃（）,或或者者通通用用的的国国际际计计量量单单位位中用纳米（中用纳米（nmnm）表示，它们之间的换算关系为：表示，它们之间的换算关系为：1 1=10=10-10-10 mm 1nm=10 1nm=10-9-9 m m 2.2.X射线的粒子性射线的粒子性X-射线在空间传递时，也具有粒子性。换言之，X-射线是由大量以光速运动的粒子组成的不连续的粒子流，这些粒子叫做光子，每个光子的能量为即，X-射线和一

8、切微观粒子（电子、质子、中子等）一样，都同时具有波动和粒子双重特性（波粒二像性）其波动性主要表现为以一定的频率和波长在空间传递，反映了物质运动的连续性；其粒子性主要表现为以光子形式辐射和吸收时具有一定的质量、能量、动量，反映了物质运动的分立性。X射线的频率、波长以及其光光子子的的能能量量、动量p之间存在如下关系：式中h为普朗克常数，c为光速。3.X射线谱射线谱X X射线谱指的是物体发射出来的射线谱指的是物体发射出来的X X射线的强度射线的强度 随波随波长着长着变化的关系曲线。其中变化的关系曲线。其中X X射线强度射线强度的大小由单的大小由单位面积上的光量子数决定。位面积上的光量子数决定。由由X

9、 X射线管发射出来的射线管发射出来的X X射线可以看作是由两种类型的谱线射线可以看作是由两种类型的谱线叠加而成：叠加而成：(1)(1)连续连续XX射线射线射线射线(2)(2)特征特征XX射线射线射线射线3.1.3.1.3.1.3.1.连续连续连续连续X X X X射线射线射线射线具有连续波长的X射线，构成连续X射线谱，它和可见光相似，亦称白色X射线。X射线谱中的连续X射线谱n n能量为能量为eVeV（V V为为X X射线管的管电压射线管的管电压）的电子与阳极靶的原的电子与阳极靶的原子碰撞时，电子失去自己的能量，其中部分能量以光子的子碰撞时，电子失去自己的能量，其中部分能量以光子的形式辐射，碰撞

10、一次即产生一个光子（能量为形式辐射，碰撞一次即产生一个光子（能量为h h ），这），这样的光子流即为样的光子流即为XX射线射线射线射线。n n单位时间内到达阳极靶面的电子数目是很多的，绝大多数单位时间内到达阳极靶面的电子数目是很多的，绝大多数电子要经历多次碰撞，逐渐地损耗自身的全部能量，即产电子要经历多次碰撞，逐渐地损耗自身的全部能量，即产生多次辐射（产生多个光子）。由于多次辐射中光子的能生多次辐射（产生多个光子）。由于多次辐射中光子的能量（量（h h）不同，因此出现）不同，因此出现连续连续连续连续XX射线谱射线谱射线谱射线谱。连续连续连续连续X X射线谱的产生机理射线谱的产生机理射线谱的产生

11、机理射线谱的产生机理短波限短波限 0 连续X射线谱在短波方向有一个波长极限，称为短波限0。它是由电子一次碰撞就耗尽所有能量所产生的X射线。它只与管电压有关，不受其它因素的影响。相互关系为：即0 =hc/eV式中 h,c,e都为常数，0 =f(V)，只是管电压的函数。X X射线的强度射线的强度射线的强度射线的强度 n nX X射线的强度是指在单位时间内通过垂直于射线的强度是指在单位时间内通过垂直于X X射线传播方射线传播方向的单位面积上向的单位面积上光子能量的总和。光子能量的总和。光子能量的总和。光子能量的总和。n nXX射线的强度射线的强度射线的强度射线的强度 I I 是由光子能量是由光子能量

12、是由光子能量是由光子能量 h h 和它的数目和它的数目和它的数目和它的数目 n n 两个因两个因两个因两个因素决定的素决定的素决定的素决定的,即即 I=nhI=nh。n n连续连续X X射线谱中每条曲线下的面积表示连续射线谱中每条曲线下的面积表示连续X X射线的总强射线的总强度，也是阳极靶所发射出的度，也是阳极靶所发射出的X X射线的总能量。射线的总能量。3.2.特征特征X射线射线 对于一定元素的靶，当管电压小于某一限度时，只激发连续谱。但当管电压升高到超过某一临界值（如 对Mo靶,其临界值V激20kV）后，曲线产生明显的变化，在连续谱的几个特定波长的地方，强度突然显著增大，如图所示。由于它们

13、的波长反映了阳极靶材料的特征，因此称之为特征特征X射线谱射线谱。Mo阳极发射的X射线谱波长，0.1nm相对强度35kV2520n n特特征征X X射射线线是是在在连连续续谱谱的的基基础础上上叠叠加加若若干干条条具具有有一一定定波波长长的的谱谱线线。它它和和可可见见光光中中的的单单色色光光相相似似（具具体体特特定定的的波波长长），故亦称单色，故亦称单色X X射线。射线。特征特征X射线的产生机理射线的产生机理 n n特征特征X X射线谱的产生机理与阳极物质的原子内部结构紧密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。相关的。n n原子系统内电子在各个能级的分布原理：原子系统内电子在各个能级

14、的分布原理：PauliPauli不相容原不相容原理；能量最低原理。理；能量最低原理。n n在电子轰击阳极的过程中，当某个具有足够能量的电子将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层电子击出时，在低能级上即出现空位，阳极靶原子的内层电子击出时，在低能级上即出现空位，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级上的空位跃迁，并以光子的形式辐射出低能级上的空位跃迁，并以光子的形式辐射出X X射线，即射线，即为特征为特征X X射线射线。KK壳层壳层壳层壳层L L壳层壳层壳层壳层MM壳层壳层壳层壳层N N壳层壳层壳层

15、壳层 k k l l mm n n0 0原原原原子子子子的的的的能能能能级级级级h lk=l-kK K K L L h nk=n-kh nl=n-l特征特征特征特征X X射线的产生过程射线的产生过程射线的产生过程射线的产生过程 特征特征特征特征X X射线是波长一定的特征辐射。射线是波长一定的特征辐射。射线是波长一定的特征辐射。射线是波长一定的特征辐射。激发与辐射激发与辐射n n当当K K系电子被激发时，原子的系统能量便由基态升高到系电子被激发时，原子的系统能量便由基态升高到K K激发态，即激发态，即KK系系系系激发激发激发激发。同样，。同样，L L系电子被激发，称为系电子被激发，称为L L系激

16、系激发，依此类推。发，依此类推。n n当当K K层电子出现空位，该空位被高能级电子填充时产生层电子出现空位，该空位被高能级电子填充时产生KK系系系系辐射辐射辐射辐射。具体地，当。具体地，当K K层空位被层空位被L L层电子填充时，产生层电子填充时，产生K K 辐射；被辐射；被MM层电子填充时，产生层电子填充时，产生K K 辐射。依此类推。辐射。依此类推。K K系激发机理系激发机理 n nK K层层电电子子被被击击出出时时，原原子子系系统统能能量量由由基基态态升升到到K K激激发发态态。高高能能级级电电子子向向K K层层空空位位填填充充时时产产生生K K系系辐辐射射。L L层层电电子子填填充充空

17、空位时，产生位时，产生K K 辐射；辐射；MM层电子填充空位时产生层电子填充空位时产生K K 辐射。辐射。n n由由能能级级图图可可知知K K 辐辐射射的的光光子子能能量量大大于于K K 的的能能量量。但但K K层层与与L L层层为为相相邻邻能能级级，故故L L层层电电子子填填充充K K层层空空位位的的几几率率大大，所所以以K K 的强度约为的强度约为K K 的的5 5倍。倍。4.X射线与物质的相互作用射线与物质的相互作用n nX X射射线线与与物物质质相相互互作作用用时时，最最终终可可归归结结为为光光子子（X X射射线线）和和电电子子（物物质质的的电电子子）的的相相互互作作用用。就就其其能能

18、量量转转换换而而言言，一一束束X X射射线线通通过过物物质质时时，其其能能量量可可分分为为3 3部部分分：一一部部分分被被散散散散射射射射，一一部分被部分被吸收吸收吸收吸收，一部分，一部分透过透过透过透过物质继续沿原来的方向传播。物质继续沿原来的方向传播。穿透入射X射线束散射吸收相干散射（经典散射）非相干散射的光电子+二次特征辐射热能 4.1 X射线的散射射线的散射相干散射相干散射相干散射相干散射 n n相干散射是相干散射是相干散射是相干散射是X X射线和物质中束缚力较大的电子（重原子的内射线和物质中束缚力较大的电子（重原子的内射线和物质中束缚力较大的电子（重原子的内射线和物质中束缚力较大的电

19、子（重原子的内层电子）相作用而产生的。该束缚力较大的电子在层电子）相作用而产生的。该束缚力较大的电子在层电子）相作用而产生的。该束缚力较大的电子在层电子）相作用而产生的。该束缚力较大的电子在X X射线的射线的射线的射线的作用下，产生受迫振动。每个受迫振动的电子便成为新的电作用下，产生受迫振动。每个受迫振动的电子便成为新的电作用下，产生受迫振动。每个受迫振动的电子便成为新的电作用下，产生受迫振动。每个受迫振动的电子便成为新的电磁波源向空间各个方向辐射电磁波（也为磁波源向空间各个方向辐射电磁波（也为磁波源向空间各个方向辐射电磁波（也为磁波源向空间各个方向辐射电磁波（也为X X射线），其辐射射线），

20、其辐射射线），其辐射射线），其辐射波即为散射波。散射波的特征：新产生的电磁波的波长和频波即为散射波。散射波的特征：新产生的电磁波的波长和频波即为散射波。散射波的特征：新产生的电磁波的波长和频波即为散射波。散射波的特征：新产生的电磁波的波长和频率与入射率与入射率与入射率与入射X X射射线的一致；位相固定；在相同的方向上各个散线的一致；位相固定；在相同的方向上各个散线的一致；位相固定；在相同的方向上各个散线的一致；位相固定；在相同的方向上各个散射波符合干涉条件（相互干涉）。因此称为相干散射。射波符合干涉条件（相互干涉）。因此称为相干散射。射波符合干涉条件（相互干涉）。因此称为相干散射。射波符合干涉

21、条件（相互干涉）。因此称为相干散射。n n（干涉条件：频率相同；相位差固定；振动方向一致）（干涉条件：频率相同；相位差固定；振动方向一致）（干涉条件：频率相同；相位差固定；振动方向一致）（干涉条件：频率相同；相位差固定；振动方向一致）n n入射波将自身的能量传给入射波将自身的能量传给入射波将自身的能量传给入射波将自身的能量传给束缚束缚束缚束缚电子，该电子，该电子，该电子，该束缚束缚束缚束缚电子再将该能量电子再将该能量电子再将该能量电子再将该能量转化为散射波。该散射转化为散射波。该散射转化为散射波。该散射转化为散射波。该散射X X X X射线与入射射线与入射射线与入射射线与入射X X X X射线

22、波长相同。射线波长相同。射线波长相同。射线波长相同。n n相干散射并未损失相干散射并未损失相干散射并未损失相干散射并未损失X X射线的能量（频率或者波长没变），而射线的能量（频率或者波长没变），而射线的能量（频率或者波长没变），而射线的能量（频率或者波长没变），而只是改变了它的传播方向。因此相干散射又称为弹性散射。只是改变了它的传播方向。因此相干散射又称为弹性散射。只是改变了它的传播方向。因此相干散射又称为弹性散射。只是改变了它的传播方向。因此相干散射又称为弹性散射。n n相干散射是相干散射是相干散射是相干散射是X X X X射线在晶体中产生衍射（晶体的射线在晶体中产生衍射（晶体的射线在晶体中

23、产生衍射（晶体的射线在晶体中产生衍射（晶体的X X X X射线衍射）的射线衍射）的射线衍射）的射线衍射）的理论基础理论基础理论基础理论基础X X 射射 线线晶体中的原子或离子中的原子或离子中的电子产生受迫振动。电子产生受迫振动。振动着的电子成为次生X射线的波源，向外辐射与入射 X 射线相同频率的电磁波，称为散射波。散射波之间相互衍射，即为晶体的X射线衍射。相干散射的强度相干散射的强度一个电子（位置为一个电子（位置为Q）将入射）将入射X射线散射到射线散射到P点（点（P点与Q点相相距距为R，PQ 与入射与入射X射线的方向成射线的方向成2角），其角），其P点的散射强点的散射强度度 Ie 为：为：散射

24、强度与距离的平方成反比。散射强度与距离的平方成反比。各个方向上散射强度不同。各个方向上散射强度不同。PR入射入射X射线射线散射散射X射线射线电子电子2n nX X射线与束缚力不大的外层电子射线与束缚力不大的外层电子 或自由电子碰撞时：电子获得或自由电子碰撞时：电子获得一部分动能成为反冲电子；一部分动能成为反冲电子；X X射线则离开原来的方向，能量射线则离开原来的方向，能量减小，波长增加。减小，波长增加。入射入射X射线射线量子散射量子散射电子电子2非相干散射突出地表现出非相干散射突出地表现出X-射线的射线的微粒特性微粒特性。非相干散射。非相干散射会增加连续背影，给衍射图像带来不利的影响。会增加连

25、续背影，给衍射图像带来不利的影响。4.1 X射线的散射射线的散射非相干散射非相干散射非相干散射非相干散射 4.2.X射线的吸收射线的吸收 n n物物质质对对X X射射线线的的吸吸收收指指的的是是X X射射线线能能量量在在通通过过物物质质时时转转变变为为其其它它形形式式的的能能量量，X X射射线线发发生生了了能能量量损损耗耗。（有有时时把把X X射射线线的的这这种种能能量量损损失失称称为为真真吸吸收收）物物质质对对X X射射线线的的真真吸吸收收主主要要是是由由原原子子内内部部的的电电子子跃跃迁迁而而引引起起的的。这这个个过过程程中中发发生生X X射射线的光电效应和俄歇效应。线的光电效应和俄歇效应

26、。n n光电效应光电效应光电效应光电效应；n n俄歇效应俄歇效应俄歇效应俄歇效应。n n热能热能热能热能 光电效应光电效应 当一个具有足够能量的当一个具有足够能量的X X射线光子（非高速运动的电子束）射线光子（非高速运动的电子束）碰撞到物质的原子时，可以将被照射物质原子中的内层电子碰撞到物质的原子时，可以将被照射物质原子中的内层电子打击出来，使原子处于激发状态，从而成为一个打击出来，使原子处于激发状态，从而成为一个标识标识X X射线射线的辐射源。（原子内层的电子被轰击出来产生电子空位，高的辐射源。（原子内层的电子被轰击出来产生电子空位，高能级的电子填充该空位发生电子跃迁时产生辐射，即产生能级的

27、电子填充该空位发生电子跃迁时产生辐射，即产生特特征征X X射线射线。）。）这种以这种以这种以这种以XX射线光子来激发物质原子所发生的射线光子来激发物质原子所发生的射线光子来激发物质原子所发生的射线光子来激发物质原子所发生的激发激发激发激发和和和和辐射辐射辐射辐射的过的过的过的过程称为程称为程称为程称为光电效应光电效应光电效应光电效应。被击出的电子被称为。被击出的电子被称为光电子光电子光电子光电子，所辐射出来，所辐射出来的的特征特征X X射线射线称为称为次级（或二次）次级（或二次）次级（或二次）次级（或二次）XX射线，或荧光射线，或荧光射线，或荧光射线，或荧光XX射线射线射线射线。X X射线的光

28、电效应是由物质对入射射线的光电效应是由物质对入射X X射线的吸收而引起的，射线的吸收而引起的，在此过程中所产生的在此过程中所产生的荧光荧光X X射线射线使得原使得原X X射线的强度剧烈衰减，射线的强度剧烈衰减，且荧光且荧光X X射线不产生衍射，只是造成底片上漫射的背底，这射线不产生衍射，只是造成底片上漫射的背底，这些对一般的些对一般的X X射线衍射分析是有害的，因此，实验中选择合射线衍射分析是有害的，因此，实验中选择合适的靶尽量减少它的不利影响。适的靶尽量减少它的不利影响。但是，在但是，在X X射线荧光光谱分析射线荧光光谱分析中，恰好要利用它来分析物质中，恰好要利用它来分析物质的元素，因此，希

29、望得到尽可能强的荧光的元素，因此，希望得到尽可能强的荧光X X射线。所以，掌射线。所以，掌握了荧光握了荧光X X射线产生了机理和条件，就可以很好地控制和利射线产生了机理和条件，就可以很好地控制和利用它。用它。俄歇效应俄歇效应俄歇效应俄歇效应 如果原子在入射如果原子在入射X X射线光子的作用下失掉一个射线光子的作用下失掉一个K K层电子（一次层电子（一次电离），它就处于电离），它就处于K K激发态；当一个激发态；当一个L L层电子填充这个空位后，层电子填充这个空位后，会放出会放出(K K -L L)的能量。若能量释放出来的方式不是荧光的能量。若能量释放出来的方式不是荧光X X射线，而是以产生二次

30、电离的方式，则称此种效应为射线，而是以产生二次电离的方式，则称此种效应为俄歇效俄歇效俄歇效俄歇效应。应。应。应。（如（如（如（如，当原子处于，当原子处于K K激发态时，若激发态时，若K K -L L L L ，则有可能，则有可能使使L L层的一个电子跃入层的一个电子跃入K K层，同时释放出来的能量层，同时释放出来的能量(K K -L L)使使L L层的另一个电子脱离原子逸出，产生二次电离。称该层的另一个电子脱离原子逸出，产生二次电离。称该二二次电子次电子为为KLLKLL俄歇电子。）俄歇电子。）俄歇电子。）俄歇电子。）俄歇电子的能量与激发源（光子或电子）的能量无关，只取决于物质原子的能级结构，每

31、种元素都有自己的特征俄歇电子能谱。故可利用俄歇电子能谱做元素的成分分析。KLILIILIIIMKLILII俄歇效应俄歇效应真空能级4.3 X射线的衰减射线的衰减 当一束X射线通过物质时，由于散射和吸收的作用使其在透射方向上的强度衰减。衰减的程度与所经过物质的距离成正比。比例常数l称为线性衰减系数，它与物质种类、物质密度、及X射线的波长有关。将上式积分，得到：其中，I0是入射X射线的强度，Ix是穿透厚度为x的物质后的X射线强度，l为线性衰减系数。上式表明，X射线通过物质后，将按指数规律迅速衰减。X射线强度的衰减是通过散射和吸收两种方式进行的。所以线性衰减系数l应该等于散射系数和吸收系数之和。在大

32、多数情况下，散射系数要比吸收系数小得多，所以散射系数可以不计。以后将l称为线性吸收系数。此时衰减规律则表示为：对于一种物质，线性吸收系数l 正比于它的密度，因此引入质量吸收系数m：如果吸收体物质是含有多个元素的物质，如化合物、合金、机械混合物等，则其质量吸收系数为：mi为第i种元素的质量吸收系数，Wi为第i种元素质量分数(%)质量吸收系数质量吸收系数m m与波长及原子系数的关系与波长及原子系数的关系 实验表明：质量吸收系数随波长的变化而变化，其变化曲线由两个明显不同的连续部分所组成。即质量吸收系数随着波长的变化会产生突变。在突变之间，m随波长和原子系数Z的变化关系可近似为：其中K为常数m随的变

33、化曲线被尖锐的突变分开。这个突变所对应的波长为K吸收限，常用K表示。吸收限主要是由光电效应引起的吸收限主要是由光电效应引起的：当X射线的波长等于或小于K时，光子的能量高于击出物质的一个内层电子所需做的功W，X射线被吸收，激发光电效应，使m突变性增大。吸收限与吸收物质的原子能级的精细结构对应。如L系有三个副层，有三个吸收限。X射线衍射实验需要近可能接近单色的X射线，可是从X射线管发射出来的射线不仅含有K线，还有较弱的K线和连续X射线。我们可以利用K吸收限的性质，选择一种材料，让该材料的K吸收限K恰好位于阳极靶的特征X射线K 和K的波长之间，把该材料放在原X射线束和衍射线束之间。这种材料叫滤波器。

34、滤波器能把绝大部分K 线吸收掉，而K 线的强度仅受到很小的损失。如Ni的K=1.488 。Cu靶的K 线的波长为1.5418，K 线的波长为1.3922，因此可以用Ni作为滤波片，强烈吸收Cu靶的K，K吸收很小。吸收限的应用吸收限的应用 5.X射线的射线的探测与防护探测与防护 X X射线的探测射线的探测射线的探测射线的探测X射线在通过物质时，可产生照相效应而使照相底片乳胶感光；可产生荧光效应而使某些晶体发光；可产生电离效应而使某些气体电离。通常利用这些效应来探测X射线的存在并测定其强度。照相法：照相法：X X射线通过照相乳胶层时，发生光化学作用而使底片感光。射线通过照相乳胶层时，发生光化学作用

35、而使底片感光。照相底片的处理程序和可见光的基本相同。照相底片的处理程序和可见光的基本相同。荧光法：荧光法：X X射线在通过某些荧光物质（如射线在通过某些荧光物质（如-ZnS,CaWO4-ZnS,CaWO4）时，这些）时，这些物质会产生荧光效应而发出可见光，这是物质会产生荧光效应而发出可见光，这是X X射线的光致发光现象。因射线的光致发光现象。因此，在此，在X X射线实验中，可利用荧光屏来探测射线实验中，可利用荧光屏来探测X X射线的存在及其强度。射线的存在及其强度。电离法：电离法：X X射线光子对气体的电离作用可以用来探测射线光子对气体的电离作用可以用来探测X X射线的存在，射线的存在，测定其

36、强度。按照这种原理制成的探测测定其强度。按照这种原理制成的探测X X射线的仪器有电离室和各种射线的仪器有电离室和各种辐射计数器。辐射计数器。n n每个从事每个从事X X射线工作的人必须注意到射线工作的人必须注意到X X射线可能产生的危险性。射线可能产生的危险性。n nX X射线对生命有机体有一定的杀伤作用。当辐射剂量超过临界辐射射线对生命有机体有一定的杀伤作用。当辐射剂量超过临界辐射量（量（0.050.05伦琴伦琴/天）时，便会产生显著的有害影响：轻者可引起细天）时，便会产生显著的有害影响：轻者可引起细胞组织坏死，发生红肿、溃烂，影响生育，失明，严重的可达到致胞组织坏死，发生红肿、溃烂，影响生

37、育，失明，严重的可达到致命的程度。因此，对命的程度。因此，对X X射线的危害性，必须引起高度警惕！射线的危害性，必须引起高度警惕！n n医用的硬医用的硬X X射线，波长短，穿透物质的能力强，不易被人体组织所射线，波长短，穿透物质的能力强，不易被人体组织所吸收。晶体分析工作所用的是软吸收。晶体分析工作所用的是软X X射线，波长较长，穿透能力弱，射线，波长较长，穿透能力弱，容易被吸收。因此，软容易被吸收。因此，软X X射线的危害性比硬射线的危害性比硬X X射线大得多。射线大得多。n nX X射线对人体的生理作用具有射线对人体的生理作用具有“累积累积”性质。性质。n n在平时使用过程中注意采用防护措施。安全措施有：严格遵守安全在平时使用过程中注意采用防护措施。安全措施有：严格遵守安全条例、配带笔状剂量仪、避免身体直接暴露在条例、配带笔状剂量仪、避免身体直接暴露在X X射线下、定期进行射线下、定期进行身体检查和验血。身体检查和验血。X X射线的防护射线的防护射线的防护射线的防护