x射線的產(chǎn)生和性質(zhì)-文庫(kù)吧
2025-04-20 16:46 本頁(yè)面
【正文】 晶體光柵 觀察到 X射線的 衍射 現(xiàn)象，證實(shí) X射線的本質(zhì)是電磁波 ◆ 英國(guó)物理學(xué)家布拉格父子利用 X射線衍射方法測(cè)定了 NaCl晶體結(jié)構(gòu)，開(kāi)始了 X射線晶體結(jié)構(gòu)分析 的歷史 10 X射線的本質(zhì) ◆ X射線的本質(zhì)是電磁輻射，與可見(jiàn)光完全相同，僅是波長(zhǎng)短而已 ◆ X射線和可見(jiàn)光一樣屬于電磁輻射，但其波長(zhǎng)比可見(jiàn)光短得多，介于紫外線與 γ射線之間，約為 — 10nm的范圍 11 X射線的本質(zhì) ◆ X射線的波動(dòng)性 X射線的本質(zhì)為電磁波，其磁場(chǎng)分量在與物質(zhì)相互作用中效應(yīng)很弱，所以只考慮電場(chǎng)分量 A。一束沿 y方向傳播的波長(zhǎng)為 λ 的 X射線波方程表示為： )(2c os0 tyAA ??? ??12 X射線的本質(zhì) ◆ X射線的頻率大約是可見(jiàn)光的 103倍，所以它的光子能量比可見(jiàn)光的光子能量大得多，表現(xiàn)明顯的粒子性 ◆由于 X射線 波長(zhǎng)短 、光子 能量大 的兩個(gè)基本特性，所以， X射線光學(xué)（幾何光學(xué)和物理光學(xué)）雖然具有和普通光學(xué)一樣的理論基礎(chǔ)，但兩者的性質(zhì)卻有很大的區(qū)別， X射線與物質(zhì)相互作用時(shí)產(chǎn)生的效應(yīng)和可見(jiàn)光也迥然不同 13 X射線的本質(zhì) ◆ X射線和其它電磁波一樣，能產(chǎn)生反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振和吸收等現(xiàn)象 ◆在通常實(shí)驗(yàn)條件下，很難觀察到 X射線的反射 ◆對(duì)于所有的介質(zhì)， X射線的折射率 n都很接近于 1（但小于 1），所以幾乎不能被偏折到任一有實(shí)際用途的程度，不可能像可見(jiàn)光那樣用透鏡成像 14 X射線的本質(zhì) ◆ 因?yàn)? n≈1 ，所以只有在極精密的工作中才需考慮折射對(duì) X射線作用介質(zhì)的影響 ◆ X射線能產(chǎn)生全反射，但是其掠射角極小，一般不會(huì)超過(guò) 20‘～ 30’ ◆ 在物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)中，原子和分子的距離（ 1 ～ 10埃左右）正好落在 X射線的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，所以物質(zhì)（特別是晶體）對(duì) X射線的散射和衍射能夠傳遞極為豐富的微觀結(jié)構(gòu)信息 15 X射線的本質(zhì) ◆ 大多數(shù)關(guān)于 X射線光學(xué)性質(zhì)的研究及其應(yīng)用都集中在散射和衍射現(xiàn)象上，尤其是衍射方面 ◆ X射線衍射方法是當(dāng)今研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的主要方法 16 X射線的本質(zhì) ◆ 硬 X射線：波長(zhǎng)較短的硬 X射線能量較高，穿透性較強(qiáng)，適用于金屬部件的無(wú)損探傷及金屬物相分析 ◆ 軟 X射線：波長(zhǎng)較長(zhǎng)的軟 X射線能量較低，穿透性弱，可用于分析非金屬的分析 ◆ X射線波長(zhǎng)的度量單位常用埃（ A）或晶體學(xué)單位（ kX）表示；通用的國(guó)際計(jì)量單位中用納米（ nm）表示，它們之間的換算關(guān)系為： 1nm=10A= m 1kX=177。 (1973年值） 17 X射線的本質(zhì) ◆ 粒子性 ● 特征表現(xiàn)為以光子形式輻射和吸收時(shí)具有的一定的質(zhì)量、能量和動(dòng)量 表現(xiàn)形式為在與物質(zhì)相互作用時(shí)交換能量。如光電效應(yīng)；二次電子等 X射線的頻率 ν 、波長(zhǎng) λ 以及其光子的能量 ε 、動(dòng)量 p之間存在如下關(guān)系： 式中 h—— 普朗克常數(shù)，等于 c—— X射線的速度，等于 1010cm/s. ?hp ????hch ??18 X射線的產(chǎn)生原理 ◆ 通過(guò)高速電子流轟擊金屬靶能產(chǎn)生 X射線 ： X射線管結(jié)構(gòu)19 X射線的產(chǎn)生原理 ◆ X射線管是 X射線產(chǎn)生器，由它產(chǎn)生 X射線 ◆原理： 高速運(yùn)動(dòng)的電子與物體碰撞時(shí)，發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，電子的運(yùn)動(dòng)受阻失去動(dòng)能，其中 99%的能量轉(zhuǎn)換為熱量，而 1%的能量轉(zhuǎn)換為 X射線 ： 20 X射線的產(chǎn)生 ◆ X射線產(chǎn)生的三個(gè)基本條件 ● 產(chǎn)生自由電子 ● 使電子作定向的 高速運(yùn)動(dòng) ● 在其運(yùn)動(dòng)的路徑上設(shè)置一個(gè)障礙物使電子突然減速或停止 ： 21 ◆ X射線管的結(jié)構(gòu) 封閉式 X射線管實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)大的真空二極管?；窘M成包括 ● 陰極 ：陰極是發(fā)射電子的地方 ● 陽(yáng)極 ：亦稱 靶 ，是使電子突然減速和發(fā)射 X射線的地方 ● 窗口 ：窗口是 X射線從陽(yáng)極靶向外射出的地方 ● 焦點(diǎn) ：焦點(diǎn)是指陽(yáng)極靶面被電子束轟擊的地方，正是從這塊面積上發(fā)射出 X射線 ： 22 接變壓器 玻璃 鎢燈絲 金屬聚燈罩 鈹窗口 金屬靶 冷卻水 電子 X射線 X射線 X射線管剖面示意圖 （回車鍵演示） X射線的產(chǎn)生過(guò)程演示 40KV高壓 220V400mA電流 23 X射線的產(chǎn)生 ◆ 當(dāng)給陰極和陽(yáng)極之間加上極高的電壓（
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