文档介绍：2018/9/23
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X-射线
1895年伦琴()研究阴极射线管时,发现管的对阴极能放出一种有穿透力的肉眼看不见的射线。由于它的本质在当时是一个“未知数”,故称之为X射线。
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一、X-射线的性质
①肉眼不能观察到,但可使照相底片感光、荧光板发光和使气体电离;
②能透过可见光不能透过的物体;
③这种射线沿直线传播,在电场与磁场中不偏转,在通过物体时不发生反射、折射现象,通过普通光栅亦不引起衍射;
④这种射线对生物有很厉害的生理作用。
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二、X-射线的产生
产生X-射线的方法,是使快速移动的电子(或离子)骤然停止其运动,则电子的动能可部分转变成X光能,即辐射出X-射线。
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特征X射线谱的产生
特征X射线的产生与阳极靶原子中的内层电子跃迁过程有关。如果管电压足够高,即由阴极发射的电子其动能足够大的时,那么当它轰击靶时,就可以使靶原子中的某个内层电子脱离它原来所在的能级,导致靶原子处于受激状态。此时,原子中较高能级上的电子便将自发的跃迁到该内层空位上去,同时伴随有多余的能量的释放。多余的能量作为X射线量子发射出来。显然,这部分多余的能量等于电子跃迁前所在的能级与跃迁到达的能级之间的能量差。
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X射线的频率由下式决定:
hν= ω2 —ω1
式中ω1和ω2为原子的正常状态能量和受刺激状态时的能量。
当打去K层电子时,所有靠外边的电子层中的电子都可能落到那个空位上,当产生回落跃迁时就产生K系的X射线光谱。K系线中,Kα线相当于电子由L层过渡到K层,Kβ线相当于电子由M层过渡到K层。当然Kβ线比Kα线频率要高,波长较短。整个K系X射线波长最短。结构分析时所采用的就是K系X射线。
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三、X射线与物质的相互作用
X射线与物质相互作用时,会产生各种不同的和复杂的过程。但就其能量转换而言,一束X射线通过物质时,它的能量可分为三部分:其中一部分被散射,一部分被吸收,一部分透过物质继续沿原来的方向传播。透过物质后的射线束由于散射和吸收的影响强度被衰减。
X射线与物质作用除散射、吸收和通过物质外,几乎不发生折射,一般情况下也不发生反射。
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1、 X射线的散射
定义:X射线通过物质时,其部分光子将会改变它们的前进方向这就是散射现象。
散射现象:包括相干散射和不相干散射
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相干散射或称古典散射
当入射X光子与物质中的某些电子(例如内层电子)发生碰撞时,由于这些电子受到原子的强力束缚,光子的能量不足以使电子脱离所在能级的情况下,此种碰撞可以近似地看成是刚体间的弹性碰撞,其结果仅使光子的前进方向发生改变,即发生了散射,但光子的能量并未损耗,即散射线的波长等于入射线的波长。此时各散射线之间将相互发生干涉,故成为相干散射。相干散射是引起晶体产生衍射线的根源。