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X-射线的 K 和 L 吸收限莫塞莱定律和里德堡常数

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X-射线的 K 和 L 吸收限莫塞莱定律和里德堡常数

X射线的K和L吸收限/莫塞莱定律和里德堡常数相关内容RelatedtopicsX射线轫致辐射、特征辐射、不喇格方程、玻尔原子模型、原子能级图、莫塞莱定律、里德堡常数、屏蔽常数原理和任务Principleandtask用已知频谱强度分布的X射线照射具有不同原子量的几个元素样品。用单晶分析仪分析透射能量。通过确定发生吸收限的能量,来得到里德堡常数和屏蔽常数。实验设备EquipmentX射线基本组件,35kV09058.91X射线的角度计,35kV09058.101铜X射线管的插入组件09058.501计数管,B型0905.01晶体锂氟化物,裱好的09056.051化学的边缘吸收09056.041硝酸银crst..15g30222.001研体和杵90mm瓷器32603.001带有压舌板末端的勺子,l150mm,金属的,小型的33393.001记录仪器Xyt记录仪11416.971连接线缆,100cm,红色07363.012连接线缆,100cm,兰色07363.042或者X射线组件软件,35kV1407.611数据线,2SUBD插头/插座,9针14602.001计算机课题Problems1.使用LiF单晶分析仪,记录铜阳极发射的X射线的强度。2.得到不同吸收材料的K吸收限。3.根据K吸收限计算里德堡常数和屏蔽常数。4.对与不同吸收材料确定L吸收限。实验设备组装和实验过程Setupandprocedure按例图1连接好试验设备。将孔径为d=2mm的光圈管连接在X射线的出口,用它来记录不带吸收器的光谱。用一个孔径d=5mm的光圈管做光谱吸收器。把X射线仪的开关关掉,在实验设备基板面的相应的套接口上连接好角度计和计数管,将配有裱好的晶体的角度计设置在左挡板放置,并在右档板放置计数管。记录光谱还需要以下的设置自动和手动模式为确定K边缘,设定门时2s为确定L边缘,设定门时大概6s。角步进宽度0.1°。扫描范围4°21°。阳极电压UA35kV,阳极电流IA1mA。当使用XY记录仪来记录光谱时,将Y轴连在X射线仪基本组件的模拟输出口(lmp/s),相应的,为了晶体的角度的定位,将X轴插入模拟输出口。(选择按钮在输出位置,为晶体的角选择模拟信号输出)当记录中需要使用计算机时,可通过X射线仪的基本组件的SUBDsocket套接口连接。注意请不要将计数管长时暴露在强辐射下。用研体和杵小心的将吸收物质磨粉,让它们彼此的厚度达到0.2至0.4mm之间(当样品磨的太细时,边缘效应将不是很明显,而当太粗时又会出现强度问题。为了将来能重复使用,要小心保存好样品)。所需一定厚度的样品可以按如下方式得到首先在一定厚度的纸上打个钻孔,然后在钻孔的一面盖上胶带(例如粉碎带),装入粉末样品保证粉末面与纸面水平,然后再盖上胶带来套住样品。用胶带把准备好的样品装入直径为5mm的光圈管。由于更高的原子序数,需要确定L层边缘的样品更高的总体吸收,所以为了获得更好的信号的噪声率,应该增加脉冲仪的门时。为了使吸收边沿看的更明确,建议在这些测定中对光谱作2到3次的记录。理论和计算Theoryandevaluation由于康普顿散射,光电效应的配对信息,穿透物质的X射线的能量将损失。辐射的波长决定了不同过程中的效应的大小。在这里所得到的波长范围内,只有光电效应是需要重点考虑的。例图2是传输T和光电能量关系的示意图。曲线显示了,T随着能量的增加而增加,在照射物质的一个特征能量位置突然减小。这种吸收的突然减少,也就是吸收边沿,是由初始光吸收引起的。氢原子的第n层电子的束缚能大概是(-)(1)其中电子质量me=9.10911031kg基本电荷e1.60211019J普朗克常数h6.62561034Js电介质常数ε0=8.85441012N1m2C2原子序数Z屏蔽常数σ引入里德堡常数RR-(2)方程(1)变成了En=R()(3)对K层的电子,屏蔽常数≅σ1,是由原子序数决定的。在例图3中显示了不同吸收物质的CuX射线的辐射的强度和不喇格角ϑ的关系。最上面的曲线显示的是不带吸收器的X射线谱。在轫致辐射的光谱中可以清楚的看到吸收边沿。随着原子序数的增加,曲线向不喇格角减小的方向移动。用不喇格方程2dsinϑ=nλ(4)取LiF单晶分析仪晶面间的距离为d=201.4pm,波长λ,衍射能级n,还有下面的关系E=()(5)其中光速c=2.998108ms1那么吸收边沿的能量E是E=()(6)在表1中,将从例图3中得出的K层边沿能量与相应的文献值做了比较。为了计算里德堡常数R,将(3)式变化后得到Z=()(7)例图4,绘制了E与Z的关系,斜线为α=1/Rh,最后得到R=()(8)屏蔽常数的平均值为σ(K)=(3.5±0.1)。例图5显示了高原子序数的吸收器的光谱。可以看到L层的三条吸收边沿的两条。不能看到L2和L3吸收边沿的分裂。因为除了库仑作用外,还有考虑其它过程的相互作用,所以,严格的讲不允许根据(1)式对测量值进行估算。不过,(1)还是能给出L层电子在屏蔽情况下的粗略值。根据3和表2(n=2,文献值R)的能量值,可以计算出下面的屏蔽常数σ(K)≤σ(L1)∽15σ(L23)∽2099式中σ的增加,可以帮助我们更好的明白,高能级层的电子的原子核子库仑效应变的越来越小。如例图6,如果将L边沿相关的最底层能量和相应的原子序数关系绘制成图,得到莫塞莱线。在表2中,将L层能量的试验确定的值和文献提供的值做了比较。参考文献能量值取自HandbookofChemistryandPhysics,CRCPressInc.Florida.例图1确定吸收边沿的试验装置例图2吸收器边沿的传输示意图例图3不带吸收器的铜X射线光谱带吸收边沿的不同吸收器的铜X射线光谱例图4确定里德堡常数的K边沿吸收的莫塞莱图表例图5L吸收边沿的不同吸收器的铜X射线光谱例图6L边沿吸收的莫塞莱图图表1K边沿能量keV图表2L边沿能量

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