x射線物理學(xué)基礎(chǔ)(2)(編輯修改稿)
2025-02-02 14:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ? 長邊： 表觀焦點為線狀 ， 強度弱。 31 五、 X 射線譜 ? （一）連續(xù) X射線譜 ? 對 X光管施加電壓 V，并維持一定管電流 i，得到 X射線強度 和波長的關(guān)系曲線， 稱為 連續(xù) X射線譜。 Mo陽極靶 不同管壓下連續(xù) X光譜 ? 如： Mo靶 V≤20kV時，各電壓下曲線連續(xù)變化的 連續(xù) X射線譜。 ? 特點： ? X射線波長從一最小值 λSWL向長波方向延伸，強度在 λm 處 最大值。 ? λSWL稱為該管壓下的 短波限 。 32 （二）連續(xù) X射線譜實驗規(guī)律 ? X射線連續(xù)譜受 管壓 V 、 管電流 i 和 陽極靶材的原子序數(shù) Z 的作用，其規(guī)律： a）管壓影響 ? X光最高強度 約在 。 ? 隨 管壓 V↑→ 各波長 X射線強度 ↑； ? 短波限 λSWL和 最高強度波長 λm 均減小 ↓ （移向短波端）。 33 ? 當(dāng)管壓不變， 管流 ↑→各波長 X射線 強度 ↑，但 λSWL 、λm不變 。 ? 在相同管壓和管流下， 陽極靶材 Z↑→連續(xù)譜的強度 ↑，但 λSWL、 λm不變 。 b）管流影響 c）靶材影響 34 （三） 量子理論 解釋連續(xù)譜形成機理（ 1） ? 1. 量子理論觀點： ? 能量 e V 電子與靶原子碰撞，電子失去部分能量，并輻射出光子。每次碰撞產(chǎn)生一個 能量為 ε＝ hν的 光子， 稱此輻射為“韌致輻射”。 ? 如：當(dāng)管流 I =10mA時， 電子數(shù)目 n ＝ 1016個 /秒。 ? 如此多電子到達(dá)靶上時間和條件都不相同，且大多數(shù) 電子須經(jīng)多次碰撞，逐步把能量釋放直到零，這樣產(chǎn)生一系列能量為 hνi 的光子序列，即形成 連續(xù)譜 。 35 何以存在 短波限 λSWL？ ? 一般情況： 光子能量 ≤電子能量。 ? 極限情況： 極少數(shù)電子一次碰撞將全部能量一次性轉(zhuǎn)化為一個光子， 此光子具最高能量和最短波長 （ 短波限 λSWL）。 ? 極限情況： 電子能量＝光子能量 ，即 SW LhchveV??（光子能量）（電子能量）＝ m a x 將 V和 λ以 kV和 nm為單位 ， 其它常數(shù)代入上式 ， 則有： 1 . 2 4 ()S W Lhc nme V V? ??36 何以存在強度極大值？ ? 連續(xù)譜強度極大值存在原因： ? X 射線強度： 指在垂直于 X光傳播方向的 單位面積 上，在 單位時間 內(nèi) 光量子數(shù)目的能量總和。 ? 即由光子 能量 hν 和光子 數(shù)量 n 兩因素決定的。則： ?hnI ??? X光最高強度 約在 。 37 （ 四）連續(xù) X射線強度和發(fā)射效率（ 1） ? 連續(xù) X射線總強度 （靶發(fā)出 X光總能量）與 連續(xù)譜強度分布曲線下所包絡(luò)的面積 成正比。 21 i Z VKI ＝連式中： Z－ 陽極靶的原子序數(shù)； i－管電流（ mA）； V－管壓（ KV）； K1－常數(shù)約為 ～ 109。 ? ?? ?? ??SW L dII ）（連38 ? X射線管效率： 若 X射線管僅產(chǎn)生連續(xù)譜時，若 輸入功率為 iV，則產(chǎn)生 連續(xù) X射線效率 或 X射線管效率 η： ? 可見， 管壓 ↑，靶材 Z↑，管效率 η↑； ? 因常數(shù) K1＝ (～ ） 109，很小，即使用 W靶 （ Z=74），管壓為 100kV時， η≈1％（ Cu： ％），故效率是很低的。 ? 為提高光管發(fā)射連續(xù) X射線的效率： ? ① 選用重金屬靶， ② 施以高電壓， 就是這個道理。 ZVKiVi Z VKX X 121?? ＝射線管的功率 射線總強度連續(xù)?39 （五）特征（標(biāo)識） X射線譜 ? 一、 特征 X射線譜 V 增高到大于陽極靶材相應(yīng)的某個 臨界值 VK時，即 臨VV ? 則在連續(xù)譜的某特定波長處出現(xiàn)一些強度高，窄而尖銳的線形光譜峰。 如圖： Mo靶 35kV ( )的譜線。 40 一、 特征 X射線譜 ? 2. 改變管流、管壓， 這些譜線只改變強度，而峰位所對應(yīng)的波長 λ不變。 ? 即 特征波長 λ只與靶材的原子序數(shù) Z有關(guān)，而與電壓等無關(guān)， 故稱 特征 X射線。 ? 3. 產(chǎn)生特征 X射線的最低電壓叫激發(fā)電壓。 特征 X射線 二、 實驗規(guī)律 ? 陽極靶材（ Z）不同，產(chǎn)生的特征 X射線的波長也不同。 ? 由莫塞萊定律： 特征 X射線波長 λ和陽極靶材原子序數(shù) Z關(guān)系 1 ()KZ ?? ??? 表明： 陽極靶材原子序數(shù) Z越大，相應(yīng)的同一線系的特征 X射線波長越短。 42 二、 實驗規(guī)律 ? 改變管流、管壓， 只改變 特征 X射線 強度，而波長 λ不變。 式中： i －管流， V－管壓， n－常數(shù)（ ～ 2)， C－比例常數(shù)，與特征 X射線波長 λ有關(guān)。 nVVCiI ）＝ 激特征 ?(? 當(dāng)管壓 V 超過 激發(fā)電壓 時， ? 特征 X射線強度隨管電壓 U 和管電流 i的提高而增大。 ? 即， 特征 X射線波長 不受光 管電壓 、電流 的影響，只決定于 陽極靶材元素的原子序數(shù) 。 二、 實驗規(guī)律 ? 激發(fā)電壓： 取決于陽極靶的原子序數(shù) Z。 ? 不同陽極靶材：其臨界激發(fā)電壓是不同的。 nVVCiI ）＝ 激特征 ?(21 i Z VKI ＝連? X光管電壓 V＝（ 3～ 5） V激 時，產(chǎn)生的 特征 X射線 與 連續(xù) X射線 的 比率 為最大 44 三、產(chǎn)生機理的分析（ 1） ? 特征 X射線產(chǎn)生機理 與連續(xù) X射線不同，它與陽極靶物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)的。 內(nèi)層電子躍遷輻射 X射線示意圖 1. 若高速電子的動能足夠大，將K殼層 中某個電子擊出。 2. 則在被擊出電子的位置出
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