【正文】 在 X射線測(cè)量中常用到三個(gè)參數(shù)：波長(zhǎng)、能量和強(qiáng)度。 波長(zhǎng)： 用符號(hào) λ表示，它的單位用 197。如果用其它長(zhǎng)度單位，一定要有腳標(biāo)，如 λnm、 λmm。 頻率 : 用符號(hào) ν表示， ν=C／ λ，單位為赫茲(Hz)，在 X射線光譜分析中不常用頻率這個(gè)物理量。 能量： 就是一個(gè)光子所具有的能量，用符號(hào) E表示，它的單位用電子伏特 (eV)或千電子伏特 (KeV)。能量與波長(zhǎng)的關(guān)系式為： E=hC／ λ e (6— 1) 41910834 4E ????? ???? ??? (6— 2) (eV) 強(qiáng)度： 在物理學(xué)中規(guī)定，以單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積 (垂直于射線方向 ) 的光子總能量表示光的強(qiáng)度，用符號(hào) I表示。 在 X射線光譜分析中 X射線的強(qiáng)度定義為單位時(shí)間內(nèi)探測(cè)器接收到的光子數(shù)，單位用 cps(Count Particle／ Second)或 Kcps表示。 2)X射線光譜： 所有的光按一定的規(guī)律 (波長(zhǎng)或能量 )排列成譜，稱為光譜。 X射線光譜分為 連續(xù)光譜和特征光譜 兩類。 ①連續(xù)光譜 連續(xù) X射線光譜是由某一最短波長(zhǎng) (短波限 )開(kāi)始的波長(zhǎng)具有連續(xù)分布的 X射線譜組成。 I λ 0 產(chǎn)生的機(jī)理： 連續(xù)光譜是由高能的帶電粒子撞擊金屬靶面時(shí)受到靶原子核的庫(kù)侖力作用，突然改變速度而產(chǎn)生的電磁輻射。由于在撞擊時(shí)，有的帶電粒子在一次碰撞中損失全部能量，有的帶電粒子同靶發(fā)生多次碰撞逐步損失其能量，直到完全喪失為止，從而產(chǎn)生波長(zhǎng)具有連續(xù)分布的電磁波。因此，它也稱為 軔致輻射、白色 X射線或多色 X射線。 短波限： 設(shè)高速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子 (如電子 )的能量為 eV，如果與靶面一次碰撞后全部損失能量產(chǎn)生 X射線，這種 X射線光子具有的能量為最大，即波長(zhǎng)最短，也就是連續(xù)光譜中的短波限（ λ0） 。 短波限波長(zhǎng)跟靶物質(zhì)的種類無(wú)關(guān)，僅取決于電子加速電壓（ V）的大小。 短波限波長(zhǎng)與加速電壓 V的關(guān)系如下： eV=hνmax=hC／ λ0， ∴ λ0=hC／ e V (6－ 3) 若 V以伏特為單位， λ0以 nm為單位，則： λ0 =（ ／ V） (nm) (6－ 4) 一般來(lái)說(shuō)，帶電粒子并非碰撞一次就喪失全部能量，而是碰撞多次才逐步喪失能量，每碰撞一次，帶電粒子僅釋放部分能量；所以實(shí)際過(guò)程中產(chǎn)生的 X射線光子能量比hνmax小，也就是波長(zhǎng)要比 λ0長(zhǎng)。 連續(xù)光譜具有如下特征： a. 連續(xù)光譜的總強(qiáng)度為 I=A i Z V2 (6— 5) 式中 A為比例常數(shù)， i為電子束的電流強(qiáng)度， Z為靶元素（陽(yáng)極材料）的原子序數(shù)， V為電子的加速電壓， I與它們成正比。 b. 短波限僅與加速電壓有關(guān)，與電流和靶材無(wú)關(guān)。要得到高能量的 X射線光子只有通過(guò)增加加速電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。 c. 連續(xù)光譜的 最大強(qiáng)度處的波長(zhǎng) 約在 3／ 2 短波限位置附近，與短波限一樣僅與加速電壓有關(guān)。 圖 1 電子束的電流強(qiáng)度、加速電壓和靶原子序 數(shù)對(duì) X射線連續(xù)譜的影響 ▲當(dāng)增加電流 i時(shí)，短波限 λ0和最大強(qiáng)度處的波長(zhǎng) λmax不變，但最大強(qiáng)度增大； ▲當(dāng)加速電壓 V增加時(shí)，最大強(qiáng)度處的波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)，最大強(qiáng)度也增大； ▲在加速電壓和電流不變的情況下，用大 Z的靶材時(shí)，短波限和最大強(qiáng)度處的波長(zhǎng)不變，最大強(qiáng)度增大。 d. 連續(xù)光譜的強(qiáng)度分布經(jīng)驗(yàn)公式為： 式中 k為常數(shù)。寫(xiě)成能量的形式： 在 X射線熒光光譜分折中連續(xù)光譜主要用作激發(fā)源，這是由于它的強(qiáng)度存在著連續(xù)分布的形式，因而對(duì)于周期表上所有元素的各個(gè)譜系的激發(fā)具有最普遍的適應(yīng)性。 201 λI( λ ) k iZ ( 1 )λ λ??(6－ 6) 1)EE(ChEki ZI(E ) m a x222?? ② 特征光譜 (單色 X射線 )： 特征光譜是若干具有一定波長(zhǎng)而不連續(xù)的線狀光譜，亦稱標(biāo)識(shí)光譜或單色 X射線。 它是當(dāng)原子的內(nèi)層電子出現(xiàn)空位而外層電子來(lái)填充時(shí)所發(fā)射出來(lái)的 X射線。 碰撞 →躍遷 ↑(高 ) →空穴 →躍遷 ↓(低 ) 根據(jù)玻爾的理論，在原子中發(fā)生這樣的電子躍遷的同時(shí)，將輻射出帶有一定波長(zhǎng) (或能量 )的譜線來(lái)，這譜線就是該原子的特征 X射線，稱為 二次 X射線，或稱為 X射線熒光（ XRF－ XRay Fluorescence ）； 在 X射線熒光光譜分析中，一般都用高能的 X射線照射物質(zhì)而產(chǎn)生的，用于照射物質(zhì)的 X射線稱為初級(jí) X射線，也叫原級(jí) X射線或一次 X射線。 特征 X射線具有的特點(diǎn)： a. 由于各元素原子的能級(jí)差是不一樣的，而同種元素的原子的能級(jí)差是一樣的，對(duì)于同一元素的原子發(fā)射出來(lái)的 X射線的 波長(zhǎng)或能量 是固定的。所以從原子中發(fā)射出來(lái)的 X射線就是某種元素的“指紋”。故稱為 特征光譜。 特征光譜分為 K、 L、 M… 等譜系。 當(dāng)原子內(nèi) K層電子被打掉，外層電子躍遷到 K層輻射出的 X射線稱為 K系特征 X射線 ； L層電子被打掉，外層電子躍遷到 L層輻射出的 X射線稱為 L系特征 X射線 ；同樣， M層電子被打掉，外層電子躍遷 M層輻射出的 X射線稱為 M系特征 X射線 ； …… 。 由于原子內(nèi)層出現(xiàn)空位時(shí)，可以從不同的外層電子躍遷到內(nèi)層，輻射 X射線的波長(zhǎng) (或能量 )是不一樣的，所以每一個(gè)譜系又由若干譜線所組成。例如 K系中有 Kα Kα Kβ1…… 等譜線。 b. 2021/6/15 －－－－－－－－－－－－－ 29 表 6— 1 K 系 譜 線 譜 線 名 稱 Kα 1 Kα 2 Kβ 1 Kβ 3 Kβ 2 電子躍遷能級(jí) LIII→ K LII→ K MIII→ K MII→ K NII及 NIII→ K 相 對(duì) 強(qiáng) 度 100 50 20 5 表 6— 2 L系 譜 線 譜