X射线

X射线物理学 思维导图 总结

X 射线物理学

• X 射线的获得
  • X 光机
    • X 射线管
      • 阴极灯丝
        • 钨丝
      • 阳极金属靶
        • 不同金属靶产生的特征波长不同
      • 高真空
        • 10-6 ～ 10-7 mmHg
      • Be 窗口
        • 吸收与原子序数三次方成正比
    • 高压发生器
      • 短距离加速产生的电子轰击阳极
    • 整流稳压系统
      • 背底
    • 控制系统和保护系统
      • Pd 玻璃吸收 X 射线
    • 水冷系统
      • 散热
        • 固定靶，散热不佳，最高功率 2KW
        • 转靶，靶面受电子轰击部分不停改变，散热好，功率更高
• X 射线
  • 电磁波，波长 10-2 ～ 102 埃
    • 硬 X 射线
      • 0.05A ～ 2.5A
        • 金属探伤，晶体结构分析
    • 软 X 射线
      • 10 ～ 100A
        • 医学
    • 实验室常用范围
      • 0.5 ～ 2.5A
        • 结构分析
          • 分辨率
            • 波长越短，峰间距越小
          • 强度
            • 空气中传播，波长越长，吸收越大 ( 质量吸收系数 )
  • 穿透能力强
  • 激发荧光物质发光
  • 不能用光学系统聚焦
  • 不受电场，磁场作用偏转
  • 使气体电离
• X 射线谱
  • 连续谱
    • X 光波长不同，强度随波长的变化称为连续谱
    • 机理：韧致辐射
      • 高速电子与靶原子碰撞，受阻减速，能量转换不同，波长不同
    • 短波极限
      • 一个电子的能量最多全部转换
      • 电压增大，短波限向短波方向移动（与电流无关）
    • 靶材原子序数越大，电压电流越大，连续谱总强度越大
  • 特征谱
    • X 光管电压大于一定值，在特定波长处，叠加在连续谱上的强度很高的极窄波长区
    • 靶材内层原子被外来高能电子击出，外层电子向内跃迁，多余能量以光子形式辐射产生X射线
      • Ka1
        • 单晶衍射出现分裂峰既可能是晶体质量导致，也可能是由于波长导致。可根据强度和布拉格公式判断位置确定。
        • L3-K
      • Ka2
        • L2-K
      • Kb
        • M-K
    • 工作电压为激发电压3～5倍，特征谱与连续谱强度比最大。改变强度，固定电压，改变电流
• X 射线与物质的相互作用
  • 吸收
    • 真吸收
      • 荧光辐射
        • 对 X 射线产生不好影响
          • 产生新(二次) X 射线，波长不同，增加背底
        • 荧光 X 射线光谱仪
          • 成分分析
            • 对应被穿透原子，反应原子结构
      • 俄歇电子（效应）
      • 反冲电子
    • 散射
      • 相干散射
        • 方向改变
      • 非相干散射
        • 波长频率变化
  • 吸收系数
    • 线吸收系数 u
    • 质量吸收系数 Um
      • 与波长的 3 次方，吸收系数的 4 次方成正比
        • 人体防护
        • 选靶材应考虑荧光辐射
      • 实际吸收曲线
        • 荧光辐射
          • K 吸收边
            • 滤波片
              • 吸收限位于 Ka 和 Kb 之间
          • L 吸收边