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铜的 X-射线特性

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铜的 X-射线特性

铜的X射线特性相关内容RELATEDTOPICSX射线管、轫致辐射、特征辐射、能级、晶体结构、晶格常数、吸收、吸收边沿、干涉、布拉格等式、衍射级原理和任务PRINCIPLEANDTASK用不同的单晶分析阳极铜的X射线谱,并把结果绘制成图。从衍射倾角的不同位置,可以确定特征谱线的能量。实验设备EQUIPMENTX射线基本组件,35KV09058991X射线的角度计,35KV09058101铜X射线管的插入组件09058501计数管,B型09005001晶体锂氟化物,裱好的09056051晶体钾溴化物,裱好的09056011记录设备XY记录仪11416971连接线缆,100CM,红色07363012连接线缆,100CM,兰色07363042或者X射线组件软件,35KV14407611数据线,插头/插座,9针14602001计算机课题PROBLEMS1.使用锂氟(LIF)单晶分析仪,记录阳极铜发射的X射线的强度,在最大阳极电压和阳极电流处,与布拉格角的的函数关系。例图1X射线分析仪实验设备2.换用钾溴(KBR)单晶做分析仪,重复步骤1。3.铜的特征谱线的能量值将被计算出来,并与铜不同能级系列的能量进行比较。实验设备组装和实验过程SETUPANDPROCEDURE按例图1连接实验设备,在X射线仪的输出管固定一个光圈管。(锂氟(LIF)晶体是直径1MM的管子,钾溴(KBR)晶体是直径2MM的管子)。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,在中间放置角度计和裱好的晶体分析仪,设置计数管在右档板。记录光谱还需要以下的设置自动和手动模式门时2S,角步进宽度01。使用锂氟(LIF)单晶的扫描范围355,使用钾溴(KBR)单晶的扫描范围375。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。(设置按钮在输出位置,为晶体的角选择模拟输出)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主辐射下。理论和计算THEORYANDEVALUATION当高能电子撞击X射线管的金属阳极时,X射线产生一个连续的能级分布(这就是所谓的轫致辐射)。这些能量不取决于阳极电压,并由特定的阳极物质发出的X射线,就是所谓的X射线特征谱线在连续区域的叠加。该现象可以通过以下方法产生在阳极原子的K层发生电子碰撞,例如原子电离。由此产生的空穴,随后由高能的电子填充。这个激发过程所释放的能量就转换成该阳极原子的X射线。例图2显示了铜原子的能级框架图。X射线特征线的产生要么是L→K的跃迁,要么是M→K的跃迁,分别叫做KΑ和KΒ线。M→K和L→K的跃迁是不遵从量子力学的选择定则的。按规定,铜的特征射线存在如下的能量值(例图2)(EKΑEK-1/2EL2EL38038KEV(1)EKΒEK-EM238905KEVKΑ代表KΑ1和KΑ2的平均值。单晶仪的使用,使分析多色X射线成为可能。当波长为Λ的X射线以观察角度Θ入射一单晶,发生散射后,相干干涉只能发生在当波从晶面反射的路程差是波长Λ的整数倍这一部分。(例图3)例图2铜的能级图(Z29)例图3晶格面的布拉格散射这种情况可以用布拉格式子来解释。2DSINΘ=NΛ(2)(D是上下面的间隔,N是衍射的能级)。当D给定时,结合光谱获得的观察角Θ,X射线的能量可以用下面的公式计算出来EHFHC/Λ(3)结合(3)和(2)又可以得到E(NHC)/(2DSINΘ)(4)普朗克常数H662561034JS光速C209979108M/S晶格常数锂氟(LIF)(100)D20141010M晶格常数钾溴(KBR)(100)D32901010M恒等式1EV160211019J例图4显示了一些规定好的线在轫致辐射连续区域重叠。当阳极电压变化时,这些特定直线的的角度保持不变。这样的线就是铜的特征谱线。第一对就是第一级衍射(N1),第二对就是第二级衍射(N2)。当用钾溴(KBR)单晶代替锂氟(LIF)单晶来分析铜的X射线谱时,布拉格散射可达到第四级衍射(N4)(例图5)。那些比例图4多增加的的结构,是由于使用了更高晶格常数的钾溴(KBR)单晶。用(4)式计算出来的铜X射线的特征谱能量值被列于下表中根据表中提供的能量值,可计算出特征谱线的平均值EKΑ8028KEV和EKΒ8867KEV。所有这些实验数值和对应的理论数值相差不到1(见⑴和例图2)。为了从另一光谱推出相应的晶格常数,从一光谱计算所得的铜X射线的特征谱线存在差异是可能。在例图6中的轫致辐射是遵从在小角度80和163方向上有明显的强度减弱这一规律。溴化物第一二级衍射的K吸收边沿(EK=13474KEV)的这种强度减弱,跟理论值是相一致的。钾、锂和氯的K吸收边沿是不能观察到的,因为轫致辐射光谱的强度在这些能量区域内很低。(关于K吸收边沿请查阅实验5412)注意相关原子能量值引自“化学和物理手册”,CRCPRESSINCFLORIDA例图4铜的X射线的强度和观察角的函数关系,单晶锂氟(LIF)(100)做布拉格分析仪例图5铜的X射线的强度和观察角的函数关系,单晶钾溴(KBR)(100)做布拉格分析仪

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