X射线精选课件.ppt

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1、上页上页机动机动下页下页结束结束返回返回第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线关于X射线第一页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线1 1、直线点阵衍射的条件、直线点阵衍射的条件、直线点阵衍射的条件、直线点阵衍射的条件 首先考虑一维的情况，设有一个基于直线点阵的周期结首先考虑一维的情况，设有一个基于直线点阵的周期结首先考虑一维的情况，设有一个基于直线点阵的周期结首先考虑一维的情况，设有一个基于直线点阵的周期结构，周期为构，周期为构，周期为构，周期为a a，结构基元

2、是点原子。，结构基元是点原子。，结构基元是点原子。，结构基元是点原子。相邻两波列间的程差为相邻两波列间的程差为相邻两波列间的程差为相邻两波列间的程差为 h h是任意整数，相当于衍射级次。是任意整数，相当于衍射级次。是任意整数，相当于衍射级次。是任意整数，相当于衍射级次。所以所以所以所以第二页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线第三页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射

3、线2 2、平面点阵衍射的条件、平面点阵衍射的条件、平面点阵衍射的条件、平面点阵衍射的条件 再考虑二维的情况。设有一个基于平面点阵的周期结再考虑二维的情况。设有一个基于平面点阵的周期结再考虑二维的情况。设有一个基于平面点阵的周期结再考虑二维的情况。设有一个基于平面点阵的周期结构，周期为构，周期为构，周期为构，周期为a a及及及及b b，结构基元是点原子。，结构基元是点原子。，结构基元是点原子。，结构基元是点原子。第四页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线3 3、空间点阵衍射的条件、

4、空间点阵衍射的条件、空间点阵衍射的条件、空间点阵衍射的条件 最后考虑三维的情况，最后考虑三维的情况，最后考虑三维的情况，最后考虑三维的情况，h,k,l h,k,l 衍射指标衍射指标衍射指标衍射指标，其直线点阵上最相邻两点的衍射波相差的，其直线点阵上最相邻两点的衍射波相差的，其直线点阵上最相邻两点的衍射波相差的，其直线点阵上最相邻两点的衍射波相差的波数。波数。波数。波数。第五页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线 设在坐标系中的一个晶体中有一束射线射入，设在坐标系中的一个晶体中有一

5、束射线射入，设在坐标系中的一个晶体中有一束射线射入，设在坐标系中的一个晶体中有一束射线射入，它与三个坐标轴分别成它与三个坐标轴分别成它与三个坐标轴分别成它与三个坐标轴分别成 、和和和和 角。角。角。角。经衍射后，有一束射线在某方向射出，与三经衍射后，有一束射线在某方向射出，与三经衍射后，有一束射线在某方向射出，与三经衍射后，有一束射线在某方向射出，与三个坐标轴分别成个坐标轴分别成个坐标轴分别成个坐标轴分别成 ，和和和和 角。角。角。角。如果从各原子散射出来的射线的光程差等于波长的整如果从各原子散射出来的射线的光程差等于波长的整如果从各原子散射出来的射线的光程差等于波长的整如果从各原子散射出来的

6、射线的光程差等于波长的整数倍。则在三个坐标轴上分别满足关系数倍。则在三个坐标轴上分别满足关系数倍。则在三个坐标轴上分别满足关系数倍。则在三个坐标轴上分别满足关系 第六页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线上式可以表示为上式可以表示为上式可以表示为上式可以表示为根据图中关系可以得到根据图中关系可以得到根据图中关系可以得到根据图中关系可以得到第七页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射

7、线射线射线射线把三个式子中的整数提出一个最大公约数把三个式子中的整数提出一个最大公约数把三个式子中的整数提出一个最大公约数把三个式子中的整数提出一个最大公约数n n h h，k k，l l是三个最小整数。这样又可以得到是三个最小整数。这样又可以得到是三个最小整数。这样又可以得到是三个最小整数。这样又可以得到 那么那么那么那么 第八页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线这样，以上三个方向的关系就可以表示为这样，以上三个方向的关系就可以表示为这样，以上三个方向的关系就可以表示为这样，

8、以上三个方向的关系就可以表示为 从上面的推导可以知道，如果射线经衍射向某一方向射出，从上面的推导可以知道，如果射线经衍射向某一方向射出，从上面的推导可以知道，如果射线经衍射向某一方向射出，从上面的推导可以知道，如果射线经衍射向某一方向射出，就一定有与出射射线对应的一组晶面，这组晶面与入射射线和就一定有与出射射线对应的一组晶面，这组晶面与入射射线和就一定有与出射射线对应的一组晶面，这组晶面与入射射线和就一定有与出射射线对应的一组晶面，这组晶面与入射射线和出射射线是成出射射线是成出射射线是成出射射线是成等角等角等角等角的。晶体中这样的平行面是很多的，因此当的。晶体中这样的平行面是很多的，因此当的。

9、晶体中这样的平行面是很多的，因此当的。晶体中这样的平行面是很多的，因此当一束含有很多波长的射线射入晶体时，就可能有好多束射线从一束含有很多波长的射线射入晶体时，就可能有好多束射线从一束含有很多波长的射线射入晶体时，就可能有好多束射线从一束含有很多波长的射线射入晶体时，就可能有好多束射线从晶体向不同方向射出。对每一组平面都有一组晶体向不同方向射出。对每一组平面都有一组晶体向不同方向射出。对每一组平面都有一组晶体向不同方向射出。对每一组平面都有一组hklhkl值，这组数值值，这组数值值，这组数值值，这组数值总是用最小的整数来表示，它们代表平面的方向，称为总是用最小的整数来表示，它们代表平面的方向，

10、称为总是用最小的整数来表示，它们代表平面的方向，称为总是用最小的整数来表示，它们代表平面的方向，称为密勒指数密勒指数密勒指数密勒指数。第九页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线6.2、X射线产生的机制射线产生的机制一、一、一、一、X X射线的发射谱射线的发射谱射线的发射谱射线的发射谱X X射线测谱仪射线测谱仪射线测谱仪射线测谱仪 右图所示的装置中可以测右图所示的装置中可以测右图所示的装置中可以测右图所示的装置中可以测量量量量X X射线的射线的射线的射线的强度强度强度强度以及以及以

11、及以及波长波长波长波长。实验测量发现，实验测量发现，实验测量发现，实验测量发现，X X射线的发射谱线由两个部分构成，一部射线的发射谱线由两个部分构成，一部射线的发射谱线由两个部分构成，一部射线的发射谱线由两个部分构成，一部分是波长连续变化的分是波长连续变化的分是波长连续变化的分是波长连续变化的连续谱连续谱连续谱连续谱，用不同动能的电子轰击不同材料，用不同动能的电子轰击不同材料，用不同动能的电子轰击不同材料，用不同动能的电子轰击不同材料的靶子时，所产生的连续谱具有相似的形状，都有确定的的靶子时，所产生的连续谱具有相似的形状，都有确定的的靶子时，所产生的连续谱具有相似的形状，都有确定的的靶子时，所

12、产生的连续谱具有相似的形状，都有确定的最短最短最短最短波长波长波长波长，连续，连续，连续，连续X X射线谱与靶金属的性质无关；另一部分是具有射线谱与靶金属的性质无关；另一部分是具有射线谱与靶金属的性质无关；另一部分是具有射线谱与靶金属的性质无关；另一部分是具有分立波长的分立波长的分立波长的分立波长的线状谱线状谱线状谱线状谱，这些谱线的波长只取决于靶材料的化学元，这些谱线的波长只取决于靶材料的化学元，这些谱线的波长只取决于靶材料的化学元，这些谱线的波长只取决于靶材料的化学元素，因此又称为素，因此又称为素，因此又称为素，因此又称为标识谱标识谱标识谱标识谱。第十页，本课件共有68页上上 页页下下 页

13、页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线二、连续谱二、连续谱二、连续谱二、连续谱轫致辐射轫致辐射轫致辐射轫致辐射 连续谱的一个显著特点就是对于连续谱的一个显著特点就是对于连续谱的一个显著特点就是对于连续谱的一个显著特点就是对于确定的工作电压确定的工作电压确定的工作电压确定的工作电压V V，存在一个波长的，存在一个波长的，存在一个波长的，存在一个波长的最小值最小值最小值最小值 ，它和阳极材料的性质，它和阳极材料的性质，它和阳极材料的性质，它和阳极材料的性质无关，只取决于工作电压无关，只取决于工作电压无关，只取决于工作电压

14、无关，只取决于工作电压V V。实验表。实验表。实验表。实验表明，明，明，明，和工作电压和工作电压和工作电压和工作电压V V有如下关系有如下关系有如下关系有如下关系 或或或或这里的这里的这里的这里的 也就是连续谱的最高频率。也就是连续谱的最高频率。也就是连续谱的最高频率。也就是连续谱的最高频率。第十一页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线 连续谱是电子在靶上被减速而产生的；高速电子到了靶连续谱是电子在靶上被减速而产生的；高速电子到了靶连续谱是电子在靶上被减速而产生的；高速电子到了靶

15、连续谱是电子在靶上被减速而产生的；高速电子到了靶上，受靶中原子的作用而速度骤减，电子的动能转化成辐射上，受靶中原子的作用而速度骤减，电子的动能转化成辐射上，受靶中原子的作用而速度骤减，电子的动能转化成辐射上，受靶中原子的作用而速度骤减，电子的动能转化成辐射能，就有射线放出，这样的辐射称为能，就有射线放出，这样的辐射称为能，就有射线放出，这样的辐射称为能，就有射线放出，这样的辐射称为轫致辐射轫致辐射轫致辐射轫致辐射。将常数带入后，最短波长还可以表示为将常数带入后，最短波长还可以表示为将常数带入后，最短波长还可以表示为将常数带入后，最短波长还可以表示为 可见，如果在实验中测得了可见，如果在实验中测

16、得了可见，如果在实验中测得了可见，如果在实验中测得了 和和和和V V，就可以由此算，就可以由此算，就可以由此算，就可以由此算出普朗克常数，这也是早期测定普朗克常数的一种有出普朗克常数，这也是早期测定普朗克常数的一种有出普朗克常数，这也是早期测定普朗克常数的一种有出普朗克常数，这也是早期测定普朗克常数的一种有效方法。效方法。效方法。效方法。量子极限量子极限量子极限量子极限第十二页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线轫致辐射的强度：轫致辐射的强度：轫致辐射的强度：轫致辐射的强度：与入

17、射带电粒子的质量平方成反比与入射带电粒子的质量平方成反比与入射带电粒子的质量平方成反比与入射带电粒子的质量平方成反比与靶核电荷数的平方成正比与靶核电荷数的平方成正比因此，医学、工业上使用的因此，医学、工业上使用的因此，医学、工业上使用的因此，医学、工业上使用的X X射线多采用射线多采用射线多采用射线多采用钨钨钨钨靶。靶。靶。靶。X射线的产生过程可以看成光电效应的逆过程。射线的产生过程可以看成光电效应的逆过程。第十三页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线三、特征辐射（标识辐射）三、

18、特征辐射（标识辐射）三、特征辐射（标识辐射）三、特征辐射（标识辐射）标识谱线最早被巴克拉（标识谱线最早被巴克拉（标识谱线最早被巴克拉（标识谱线最早被巴克拉（BarklaBarkla）于）于）于）于19061906年发现，它是叠加在连续谱上的细锐年发现，它是叠加在连续谱上的细锐年发现，它是叠加在连续谱上的细锐年发现，它是叠加在连续谱上的细锐的线状谱，只有当工作电压超过某一临界的线状谱，只有当工作电压超过某一临界的线状谱，只有当工作电压超过某一临界的线状谱，只有当工作电压超过某一临界值时才会出现。它与阳极材料有关。值时才会出现。它与阳极材料有关。值时才会出现。它与阳极材料有关。值时才会出现。它与阳

19、极材料有关。同种元素，无论它是单质，还是存在于化合物中，其标识同种元素，无论它是单质，还是存在于化合物中，其标识同种元素，无论它是单质，还是存在于化合物中，其标识同种元素，无论它是单质，还是存在于化合物中，其标识谱都是相同的，不同元素的标识谱不同。谱都是相同的，不同元素的标识谱不同。谱都是相同的，不同元素的标识谱不同。谱都是相同的，不同元素的标识谱不同。随着元素原子序数的增大，标识谱线的波长单调地随着元素原子序数的增大，标识谱线的波长单调地随着元素原子序数的增大，标识谱线的波长单调地随着元素原子序数的增大，标识谱线的波长单调地减小，而并不像光学谱那样出现周期性变化。减小，而并不像光学谱那样出现

20、周期性变化。减小，而并不像光学谱那样出现周期性变化。减小，而并不像光学谱那样出现周期性变化。标识谱线的数目通常比光学光谱要少，结构也较简单。标识谱线的数目通常比光学光谱要少，结构也较简单。标识谱线的数目通常比光学光谱要少，结构也较简单。标识谱线的数目通常比光学光谱要少，结构也较简单。它们也分成几个线系。它们也分成几个线系。它们也分成几个线系。它们也分成几个线系。第十四页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线莫塞莱定律莫塞莱定律莫塞莱定律莫塞莱定律 英国物理学家莫塞莱（英国物理学家莫

21、塞莱（英国物理学家莫塞莱（英国物理学家莫塞莱（MoseleyMoseley）在研究了从铝到金的）在研究了从铝到金的）在研究了从铝到金的）在研究了从铝到金的3838种元素的种元素的种元素的种元素的X X射线标识谱线波长后，于射线标识谱线波长后，于射线标识谱线波长后，于射线标识谱线波长后，于19131913年总结出了一年总结出了一年总结出了一年总结出了一个规律：个规律：个规律：个规律：标识谱标识谱标识谱标识谱K K线系的频率线系的频率线系的频率线系的频率 近似地正比于产生该谱线近似地正比于产生该谱线近似地正比于产生该谱线近似地正比于产生该谱线的元素的原子序数的元素的原子序数的元素的原子序数的元素的

22、原子序数Z Z的平方的平方的平方的平方。这一规律被称为。这一规律被称为。这一规律被称为。这一规律被称为莫塞莱定律莫塞莱定律莫塞莱定律莫塞莱定律。他给出了他给出了他给出了他给出了 线波数的经验公线波数的经验公线波数的经验公线波数的经验公式式式式 是是是是K K壳层的屏蔽因子，有壳层的屏蔽因子，有壳层的屏蔽因子，有壳层的屏蔽因子，有 ，因此也可以写为，因此也可以写为，因此也可以写为，因此也可以写为 第十五页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线 后来，人们对后来，人们对后来，人们对后来

23、，人们对L L线系也作了研究，发现有和线系也作了研究，发现有和线系也作了研究，发现有和线系也作了研究，发现有和K K线系线系线系线系类似的近似关系，只是其中的屏蔽因子和前面的数值系类似的近似关系，只是其中的屏蔽因子和前面的数值系类似的近似关系，只是其中的屏蔽因子和前面的数值系类似的近似关系，只是其中的屏蔽因子和前面的数值系数有所不同，如对数有所不同，如对数有所不同，如对数有所不同，如对 线有线有线有线有莫塞莱的实验第一次提供了精确测量原子序数莫塞莱的实验第一次提供了精确测量原子序数莫塞莱的实验第一次提供了精确测量原子序数莫塞莱的实验第一次提供了精确测量原子序数Z Z的方法，的方法，的方法，的方

24、法，历史上就是用莫塞莱公式定出了元素的原子序数历史上就是用莫塞莱公式定出了元素的原子序数历史上就是用莫塞莱公式定出了元素的原子序数历史上就是用莫塞莱公式定出了元素的原子序数Z Z，并纠，并纠，并纠，并纠正了正了正了正了 和和和和 在周期表上的次序。在周期表上的次序。在周期表上的次序。在周期表上的次序。第十六页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线X X射线射线射线射线K K线系的莫塞莱图线系的莫塞莱图线系的莫塞莱图线系的莫塞莱图第十七页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束

25、束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线几种原子的几种原子的几种原子的几种原子的K K线系线系线系线系第十八页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线经过人们的研究，得出了标识谱的一些特性经过人们的研究，得出了标识谱的一些特性经过人们的研究，得出了标识谱的一些特性经过人们的研究，得出了标识谱的一些特性 各种元素的标识谱有相似的结构，不同于可见光的光谱彼各种元素的标识谱有相似的结构，不同于可见光的光谱彼各种元素的标识谱有

26、相似的结构，不同于可见光的光谱彼各种元素的标识谱有相似的结构，不同于可见光的光谱彼此相差可以很大。此相差可以很大。此相差可以很大。此相差可以很大。按原子序数的次序比较各元素的标识谱，谱线的按原子序数的次序比较各元素的标识谱，谱线的按原子序数的次序比较各元素的标识谱，谱线的按原子序数的次序比较各元素的标识谱，谱线的波长依次变动，不具有周期性。波长依次变动，不具有周期性。波长依次变动，不具有周期性。波长依次变动，不具有周期性。K K线系甚至线系甚至线系甚至线系甚至L L线系的结构与化学成分无关。线系的结构与化学成分无关。线系的结构与化学成分无关。线系的结构与化学成分无关。X X射线需要加几万伏的电

27、压才能激发出某些线系。射线需要加几万伏的电压才能激发出某些线系。射线需要加几万伏的电压才能激发出某些线系。射线需要加几万伏的电压才能激发出某些线系。X X射线射线射线射线的光子能量比可见光的光子能量大得多。的光子能量比可见光的光子能量大得多。的光子能量比可见光的光子能量大得多。的光子能量比可见光的光子能量大得多。第十九页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线 X X射线的标识谱是靶子中的原子发出的，但是它射线的标识谱是靶子中的原子发出的，但是它射线的标识谱是靶子中的原子发出的，但是

28、它射线的标识谱是靶子中的原子发出的，但是它不显示出周期性的变化，与化学成分无关，且光子能不显示出周期性的变化，与化学成分无关，且光子能不显示出周期性的变化，与化学成分无关，且光子能不显示出周期性的变化，与化学成分无关，且光子能量很大，因此可以认为这是原子量很大，因此可以认为这是原子量很大，因此可以认为这是原子量很大，因此可以认为这是原子内层电子跃迁内层电子跃迁内层电子跃迁内层电子跃迁的结果。的结果。的结果。的结果。各元素原子的内层电子填满后，壳层的结构是相同的，各元素原子的内层电子填满后，壳层的结构是相同的，各元素原子的内层电子填满后，壳层的结构是相同的，各元素原子的内层电子填满后，壳层的结构

29、是相同的，不同的只是对应于各层的能量的数值。不同的只是对应于各层的能量的数值。不同的只是对应于各层的能量的数值。不同的只是对应于各层的能量的数值。周期性的变化和周期性的变化和化学性质也是外层电子的性质化学性质也是外层电子的性质。X X射线既然没有这些射线既然没有这些射线既然没有这些射线既然没有这些性质，足见是由内层电子跃迁所发出的。性质，足见是由内层电子跃迁所发出的。性质，足见是由内层电子跃迁所发出的。性质，足见是由内层电子跃迁所发出的。第二十页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射

30、线 我们还可以看到，前面这些式子与玻尔氢原子的公式非常我们还可以看到，前面这些式子与玻尔氢原子的公式非常我们还可以看到，前面这些式子与玻尔氢原子的公式非常我们还可以看到，前面这些式子与玻尔氢原子的公式非常相似，也可以用玻尔理论来说明，相似，也可以用玻尔理论来说明，相似，也可以用玻尔理论来说明，相似，也可以用玻尔理论来说明，例如对于例如对于例如对于例如对于 线系，是电子在线系，是电子在线系，是电子在线系，是电子在n=2n=2和和和和n=1n=1之间跃迁所发出之间跃迁所发出之间跃迁所发出之间跃迁所发出的辐射，但不同的是用（的辐射，但不同的是用（的辐射，但不同的是用（的辐射，但不同的是用（Z-1Z-

31、1）代替了）代替了）代替了）代替了Z Z，这是因为对多，这是因为对多，这是因为对多，这是因为对多电子原子的内壳层电子原子的内壳层电子原子的内壳层电子原子的内壳层n=1n=1层出现空位时，考虑到电子的屏层出现空位时，考虑到电子的屏层出现空位时，考虑到电子的屏层出现空位时，考虑到电子的屏蔽效应，在蔽效应，在蔽效应，在蔽效应，在n=2n=2层中的电子感受到的是（层中的电子感受到的是（层中的电子感受到的是（层中的电子感受到的是（Z-1Z-1）个正电荷的）个正电荷的）个正电荷的）个正电荷的库仑作用，所以库仑作用，所以库仑作用，所以库仑作用，所以X X射线的射线的射线的射线的 线系的波数具有线系的波数具有

32、线系的波数具有线系的波数具有 的形式。的形式。的形式。的形式。同理，可以将同理，可以将同理，可以将同理，可以将 线系解释为对应于内层电子在线系解释为对应于内层电子在线系解释为对应于内层电子在线系解释为对应于内层电子在n=3n=3和和和和n=2n=2之间的跃迁。这些都说明之间的跃迁。这些都说明之间的跃迁。这些都说明之间的跃迁。这些都说明X X射线标识谱是由射线标识谱是由射线标识谱是由射线标识谱是由原子中内层电子的跃迁产生的。原子中内层电子的跃迁产生的。原子中内层电子的跃迁产生的。原子中内层电子的跃迁产生的。第二十一页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学

33、院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线 研究表明，研究表明，研究表明，研究表明，K K线系是最内层（线系是最内层（线系是最内层（线系是最内层（n=1n=1）以外各层的电子跃迁）以外各层的电子跃迁）以外各层的电子跃迁）以外各层的电子跃迁到最内层的结果，到最内层的结果，到最内层的结果，到最内层的结果，L L线系是第二层（线系是第二层（线系是第二层（线系是第二层（n=2n=2）以外各层的电子跃）以外各层的电子跃）以外各层的电子跃）以外各层的电子跃迁到第二层的结果，迁到第二层的结果，迁到第二层的结果，迁到第二层的结果，MM线系是第三层（线系是第三层（线系是第三层（线系

34、是第三层（n=3n=3）以外各层电子跃）以外各层电子跃）以外各层电子跃）以外各层电子跃迁到第三层的结果。迁到第三层的结果。迁到第三层的结果。迁到第三层的结果。K K线系中的线系中的线系中的线系中的 线，波长最长，强度最大，是第二层线，波长最长，强度最大，是第二层线，波长最长，强度最大，是第二层线，波长最长，强度最大，是第二层电子跃迁到第一层时所发射的；而电子跃迁到第一层时所发射的；而电子跃迁到第一层时所发射的；而电子跃迁到第一层时所发射的；而 线则是第三层线则是第三层线则是第三层线则是第三层电子跃迁到第一层时所发射的，波长较短；强度最弱的电子跃迁到第一层时所发射的，波长较短；强度最弱的电子跃迁

35、到第一层时所发射的，波长较短；强度最弱的电子跃迁到第一层时所发射的，波长较短；强度最弱的 线是第四层电子跃迁到第一层时所发射的。其余各线类线是第四层电子跃迁到第一层时所发射的。其余各线类线是第四层电子跃迁到第一层时所发射的。其余各线类线是第四层电子跃迁到第一层时所发射的。其余各线类似。似。似。似。可见，标识谱反映了可见，标识谱反映了可见，标识谱反映了可见，标识谱反映了原子内层结构原子内层结构原子内层结构原子内层结构的情况。谱线波长代的情况。谱线波长代的情况。谱线波长代的情况。谱线波长代表能级的间隔，谱线的精细结构显示能级的精细结构。所表能级的间隔，谱线的精细结构显示能级的精细结构。所表能级的间

36、隔，谱线的精细结构显示能级的精细结构。所表能级的间隔，谱线的精细结构显示能级的精细结构。所以以以以X X射线标识谱对研究原子结构具有重要的意义射线标识谱对研究原子结构具有重要的意义射线标识谱对研究原子结构具有重要的意义射线标识谱对研究原子结构具有重要的意义。第二十二页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线以以以以X X射线为分析手段的方法，以产生空位的方法命名：射线为分析手段的方法，以产生空位的方法命名：射线为分析手段的方法，以产生空位的方法命名：射线为分析手段的方法，以产生空位的

37、方法命名：e-Xe-X，用电子束产生空位，称为电子，用电子束产生空位，称为电子，用电子束产生空位，称为电子，用电子束产生空位，称为电子X X荧光分析；荧光分析；荧光分析；荧光分析；p-Xp-X，用质子束产生空位，称为质子，用质子束产生空位，称为质子，用质子束产生空位，称为质子，用质子束产生空位，称为质子X X荧光分析；荧光分析；荧光分析；荧光分析；I-XI-X，用离子束产生空位，称为离子，用离子束产生空位，称为离子，用离子束产生空位，称为离子，用离子束产生空位，称为离子X X荧光分析；荧光分析；荧光分析；荧光分析；X-XX-X，用，用，用，用X X射线产生空位，称为射线产生空位，称为射线产生空

38、位，称为射线产生空位，称为X X荧光分析；荧光分析；荧光分析；荧光分析；第二十三页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线电子内壳层的跃迁电子内壳层的跃迁电子内壳层的跃迁电子内壳层的跃迁K XK X射线射线射线射线L XL X射线射线射线射线M XM X射线射线射线射线对于对于对于对于KK线系线系线系线系KK X X射线射线射线射线KK X X射线射线射线射线KK X X射线射线射线射线四、特征辐射的标记方法四、特征辐射的标记方法四、特征辐射的标记方法四、特征辐射的标记方法第二十四页

39、，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线镉镉镉镉原原原原子子子子的的的的x x射射射射线线线线能能能能级级级级图图图图第二十五页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线 把原子中各层电子电离出去所需的能量是不同的。最内层把原子中各层电子电离出去所需的能量是不同的。最内层把原子中各层电子电离出去所需的能量是不同的。最内层把原子中各层电子电离出去所需的能量是不同的。最内层电子在

40、原子中的能量最低，第二层较高，第三层更高，依次类电子在原子中的能量最低，第二层较高，第三层更高，依次类电子在原子中的能量最低，第二层较高，第三层更高，依次类电子在原子中的能量最低，第二层较高，第三层更高，依次类推。所以要使最内层的电子电离，需要提供的能量最大（约为推。所以要使最内层的电子电离，需要提供的能量最大（约为推。所以要使最内层的电子电离，需要提供的能量最大（约为推。所以要使最内层的电子电离，需要提供的能量最大（约为10104 4eVeV），其次是第二层，依次类推。），其次是第二层，依次类推。），其次是第二层，依次类推。），其次是第二层，依次类推。因此，标识谱线的结构取决于原子内层的电子

41、壳层结构。因此，标识谱线的结构取决于原子内层的电子壳层结构。因此，标识谱线的结构取决于原子内层的电子壳层结构。因此，标识谱线的结构取决于原子内层的电子壳层结构。只有在较重的元素中，其只有在较重的元素中，其只有在较重的元素中，其只有在较重的元素中，其MM壳层、壳层、壳层、壳层、N N壳层才可能是闭合的内壳层，壳层才可能是闭合的内壳层，壳层才可能是闭合的内壳层，壳层才可能是闭合的内壳层，也才有可能产生也才有可能产生也才有可能产生也才有可能产生MM线系、线系、线系、线系、N N线系的标识谱线。线系的标识谱线。线系的标识谱线。线系的标识谱线。不同元素的原子具有相似的内层结构，只是各壳层的能量不同，不同

42、元素的原子具有相似的内层结构，只是各壳层的能量不同，不同元素的原子具有相似的内层结构，只是各壳层的能量不同，不同元素的原子具有相似的内层结构，只是各壳层的能量不同，因而它们的标识谱线都有相似的成分，只是波长不同而不显示周期因而它们的标识谱线都有相似的成分，只是波长不同而不显示周期因而它们的标识谱线都有相似的成分，只是波长不同而不显示周期因而它们的标识谱线都有相似的成分，只是波长不同而不显示周期性。性。性。性。第二十六页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线第二十七页，本课件共有68

43、页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线五、俄歇电子五、俄歇电子五、俄歇电子五、俄歇电子 另一种非辐射过程，通过库仑相互作用将能量转移给另一外层另一种非辐射过程，通过库仑相互作用将能量转移给另一外层另一种非辐射过程，通过库仑相互作用将能量转移给另一外层另一种非辐射过程，通过库仑相互作用将能量转移给另一外层电子。非辐射效应如图所示，称为电子。非辐射效应如图所示，称为电子。非辐射效应如图所示，称为电子。非辐射效应如图所示，称为俄歇效应俄歇效应俄歇效应俄歇效应，所发射出的电子在，所发射出的电子在，所发射出

44、的电子在，所发射出的电子在19251925年由法国物理学家俄歇（年由法国物理学家俄歇（年由法国物理学家俄歇（年由法国物理学家俄歇（AugerAuger）首先发现的。）首先发现的。）首先发现的。）首先发现的。俄歇电子俄歇电子俄歇电子俄歇电子 俄歇电子的能量决定于俄歇电子的能量决定于俄歇电子的能量决定于俄歇电子的能量决定于原子内层能级原子内层能级原子内层能级原子内层能级的结构的结构的结构的结构，因此对俄歇电子的能量和强，因此对俄歇电子的能量和强，因此对俄歇电子的能量和强，因此对俄歇电子的能量和强度的研究能使我们得到关于原子的结度的研究能使我们得到关于原子的结度的研究能使我们得到关于原子的结度的研究

45、能使我们得到关于原子的结合能、状态量子数信息。测量固体材合能、状态量子数信息。测量固体材合能、状态量子数信息。测量固体材合能、状态量子数信息。测量固体材料俄歇电子谱可以用来分析材料，特料俄歇电子谱可以用来分析材料，特料俄歇电子谱可以用来分析材料，特料俄歇电子谱可以用来分析材料，特别是关于表面的一些组成和结构的情别是关于表面的一些组成和结构的情别是关于表面的一些组成和结构的情别是关于表面的一些组成和结构的情况。况。况。况。第二十八页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线 对于对于Z

46、Z小的原子，外层电子跃迁入内层空位通过小的原子，外层电子跃迁入内层空位通过小的原子，外层电子跃迁入内层空位通过小的原子，外层电子跃迁入内层空位通过俄歇效应的几率比发射俄歇效应的几率比发射俄歇效应的几率比发射俄歇效应的几率比发射X X射线的几率大。当射线的几率大。当射线的几率大。当射线的几率大。当Z超过超过超过超过3535时时时时，发射，发射，发射，发射X射线的几率将超过俄歇效应。在原子发射线的几率将超过俄歇效应。在原子发射俄歇电子后，原子中将出现两个空位，它往往射俄歇电子后，原子中将出现两个空位，它往往通过通过发射发射发射发射X X射线而退激发射线而退激发，因此，因此，因此，因此俄歇效应常伴随

47、有俄歇效应常伴随有俄歇效应常伴随有俄歇效应常伴随有X X射线的发射射线的发射。第二十九页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线六、电子跃迁诱发原子核激发六、电子跃迁诱发原子核激发六、电子跃迁诱发原子核激发六、电子跃迁诱发原子核激发 当原子壳层中有电子空位时，可以发射当原子壳层中有电子空位时，可以发射X X射线，射线，射线，射线，也可以发射俄歇电子，还可以也可以发射俄歇电子，还可以也可以发射俄歇电子，还可以也可以发射俄歇电子，还可以使原子核激发使原子核激发使原子核激发使原子核激发。1

48、9731973年，日本大阪大学森田正人从理论上建年，日本大阪大学森田正人从理论上建议这种新的能量转移机制，并为实验所证实。议这种新的能量转移机制，并为实验所证实。第三十页，本课件共有68页上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章第六章第六章 x x x x射线射线射线射线七、同步辐射七、同步辐射这是一种新型的产生这是一种新型的产生这是一种新型的产生这是一种新型的产生X X射线的手段。射线的手段。射线的手段。射线的手段。同步辐射是速度接近光速的带电粒子在作曲线运动时沿同步辐射是速度接近光速的带电粒子在作曲线运动时沿同步辐射是速度接近光速的带电粒子

49、在作曲线运动时沿同步辐射是速度接近光速的带电粒子在作曲线运动时沿切线方向发出的电磁辐射切线方向发出的电磁辐射切线方向发出的电磁辐射切线方向发出的电磁辐射 也叫也叫也叫也叫同步光同步光同步光同步光。这种光是。这种光是。这种光是。这种光是19471947年在美国通用电器公司的一台年在美国通用电器公司的一台年在美国通用电器公司的一台年在美国通用电器公司的一台70Mev70Mev的同步加速器中首次观的同步加速器中首次观的同步加速器中首次观的同步加速器中首次观察到的，被命名为察到的，被命名为察到的，被命名为察到的，被命名为同步辐射同步辐射同步辐射同步辐射。接近光速运动着的电子或正电子在改变运动方向时接近

50、光速运动着的电子或正电子在改变运动方向时接近光速运动着的电子或正电子在改变运动方向时接近光速运动着的电子或正电子在改变运动方向时放出的电磁波叫做放出的电磁波叫做放出的电磁波叫做放出的电磁波叫做辐射波辐射波辐射波辐射波，因为这一现象是在同步加速，因为这一现象是在同步加速，因为这一现象是在同步加速，因为这一现象是在同步加速器上发现的，所以称为器上发现的，所以称为器上发现的，所以称为器上发现的，所以称为同步辐射同步辐射同步辐射同步辐射。这种电子的自发辐射，。这种电子的自发辐射，。这种电子的自发辐射，。这种电子的自发辐射，强度高、覆盖的频谱范围广，可以任意选择所需要的波长且强度高、覆盖的频谱范围广，可