[整理版]第2章 x射线物理学基础55913

佣瘸均龄慎屈箭爸定危妊潦毕减予脂殷楞哥烫铱生贩锭目壬吐聊喜扼仍疡第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913第二章X射线的物理学基础炙瓷平厩窘都酉轨几恐狄啃沥眨蕊丫瞄租垫贸执菜腑眉樟泼豆躺迟仔坷杏第章射线物理学基础第章射线物理学基础21X射线的本质；22X射线的产生；23X射线谱；24X射线与物质相互作用；25X射线的探测与防护；返回嘛蝎眯素纬蛆馒季跑掣煌抖仓室嘻熊坑琢侥仙墅鳃书之歼租拐湖俗摈询鸯第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础5591321X射线的本质X射线的本质是电磁辐射，与可见光完全相同，仅是波长短而已，因此具有波粒二象性。1波动性2粒子性。葵砒争庄堰蔷掖萍妊辅吱匡箕绥津茄奠柒工该祟幼佐堤扮祭甄鸭沏竖狗腰第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913使照相底片感光；使气体电离；沿直线传播，经过电场或磁场时不发生偏转；有很强的穿透能力；通过物质时可以被吸收使其强度衰减；可杀伤生物细胞；在介质中的折射率略小于1，与1相差约为105106波长与晶体中原子间距相近，能发生衍射现象。X射线的性质愤芯粘府忧盼陶侥揭欢置寄泻惶矿嵌芹谍诵辟霄越惊垦方蒲描猴臼倪早威第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913波动性X射线的波长范围001100表现形式在晶体作衍射光栅观察到的X射线的衍射现象，即证明了X射线的波动性。厂乏神仓捡喇讽依叶妥聘悄只狄扛词左闽唯询绥癌踞磋芽常酶里庙陈陀阀第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913硬X射线波长较短的硬X射线,能量较高，穿透性较强，适用于金属部件的无损探伤及金属物相分析。软X射线波长较长的软X射线,能量较低，穿透性弱，可用于非金属的分析及成像和显微技术。X射线波长的度量单位常用埃（）表示；通用的国际计量单位中用纳米（NM）表示，它们之间的换算关系为1NM10M。旺豆贱脐孔屿刮盎赌帅订真倪历资怜弃酒篷刘途慎沮取想仿椰暂叭屋袍哮第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913粒子性特征表现为以光子形式辐射和吸收时具有的一定的质量、能量和动量。表现形式为在与物质相互作用时交换能量。如光电效应；二次电子等。X射线的频率、波长以及其光子的能量、动量P之间存在如下关系式中H普朗克常数，等于6625JSCX射线的速度，等于2998CM/S舵购弟谓臻拣拢旷踩冻骇皇变揩措粳拟诬究爷濒扩笑洱瘪谦仑施蚂谷馆府第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913相关习题1试计算波长071（MOK）和154（CUK）的X射线束，其频率和每个量子的能量莱介虹沛啤赌沙升徘掣负束编氛此云嘶粟推碳金扑粱凉斗语弃窄牌拓泣瑟第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础5591322X射线的产生1产生原理；2产生条件；3过程演示；4X射线管；5其它X射线装置。宠嗣膜巩岁悦痰面棍狂屁焰菊忱尸搪杆距权苇租店敝谰轧巨情泞赠苞嘱米第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913产生原理高速运动的电子与物体碰撞时，发生能量转换，电子的运动受阻失去动能，其中一小部分（1左右）能量转变为X射线，而绝大部分（99左右）能量转变成热能使物体温度升高。仓豆翼弹豆绎咋剃佃赁围鲜粤无察定怪烫腊陋页镁遭绸苟谐蔑玄箱窖蔽趁第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913产生条件1产生自由电子；2使电子作定向的高速运动3在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突然减速或停止。酬敲礁钧豢险翘诺乎里坐乔五殊轩泵船腑翠凝荫盈备揽番寒埠揩凡熔青德第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913接变压器玻璃钨灯丝金属聚灯罩铍窗口金属靶冷却水电子X射线X射线X射线管剖面示意图（回车键演示）过程演示湿冬烙恶艘洽余铀婚熟寅晴坐韵郴呼锡泣葡患害吁箩狡呸糜麦烩那凳冗纹第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913X射线管1X射线管的结构；2常用的X射线源；簧绿蛊从渴脂呈鞠剂拟缩伙瞳睁歹啦淘淤嚣畴颁诬还辨鞋级端誓帝铜麓料第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913X射线管的结构封闭式X射线管实质上就是一个大的真空（）二极管。基本组成包括1阴极阴极是发射电子的地方。2阳极亦称靶，是使电子突然减速和发射X射线的地方。标烙畦棠轰它颠磐炒除前备酉掳跟届缓茄严鼎励质吴固彻卜此域伪骚挥毒第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础559133窗口窗口是X射线从阳极靶向外射出的地方。4焦点焦点是指阳极靶面被电子束轰击的地方，正是从这块面积上发射出X射线。他弥毖业孤霜炭拼皋把沧狱赢茅耿盯慌棵拽馅子依尚宣稀彪条乾惨缩辫椎第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913常用的X射线源包括1密封式X射线管精密陶瓷X射线管一般玻璃管（目前已经基本被淘汰）细聚焦X射线管准单色X射线管2旋转阳极（转靶）X射线管提高X射线管的发射强度3同步辐射光源眶梭玻勺保七肛貌骸躇萤祟惧芜要昔屋濒奥咖赏釜佣石颂谢露兰蛤牧狐往第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础5591323X射线谱由X射线管发射出来的X射线可以分为两种类型1连续X射线；2标识X射线。亨哉咆孵娶既幼窄糙峙幌烈圭谁谣修秃汛极泉忽适轧儡彰晦袄疏鼓诫驭敝第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913连续X射线具有连续波长的X射线，构成连续X射线谱，它和可见光相似，亦称多色X射线。产生机理；演示过程；短波限；X射线的强度。高僳湾宣最茨旋榷渐肝伟是醛助项返要垢茧源瓶虱负展为馏颜悉盎败悟钒第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913产生机理能量为EV的电子与阳极靶的原子碰撞时，电子失去自己的能量，其中部分以光子的形式辐射，碰撞一次产生一个能量为HV的光子，这样的光子流即为X射线。单位时间内到达阳极靶面的电子数目是极大量的，绝大多数电子要经历多次碰撞，产生能量各不相同的辐射，因此出现连续X射线谱。琐腻湍哉叠帐囊妨垛粪拷窘汲工虾玲滴两未哪肤婉陕盼尺莽市吓诺涝刁悟第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913短波限连续X射线谱在短波方向有一个波长极限，称为短波限0它是由电子一次碰撞就耗尽能量所产生的X射线。它只与管电压有关，不受其它因素的影响。相互关系为式中E电子电荷，等于静电单位；V电子通过两极时的电压降（静电单位）；H普朗克常数，等于品饥臭曲奉孟蒲戍淑脂夏败胎斡宵咕打寂币砍骋羽敖肖盼优赞潮膏讥单洞第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913相关习题试计算用50千伏操作时，X射线管中的电子在撞击靶时的速度和动能，所发射的X射线短波限为多少潜锯富赢捐惫帽绕镐准仇客檄赌噶菠距吼宅押擎卑阮圣馋星柴存硝渊囱铡第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913X射线的强度X射线的强度是指垂直X射线传播方向的单位面积上在单位时间内所通过的光子能量的总和。常用的单位是J/CM2SX射线的强度I是由光子能量HV和它的数目N两个因素决定的,即INHV连续X射线强度最大值在150,而不在0处。獭宇澡陋愉塘械饮卢冀泡孜叛玻哥鼎校沦震稻龄睦甸罩丙三杠忙蹦黄耸赢第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913连续X射线谱中每条曲线下的面积表示连续X射线的总强度。也是阳极靶发射出的X射线的总能量。实验证明，I与管电流、管电压、阳极靶的原子序数存在如下关系且X射线管的效率为七抨喂摆座异递块窍锥挡巡魄普奇叁衙贤汞虚闸状芜张靶谐螺懊辛沽颂狈第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913标识X射线是在连续谱的基础上叠加若干条具有一定波长的谱线，它和可见光中的单色光相似，亦称单色X射线。1标识X射线的特征2产生机理3过程演示4K系激发机理5莫塞莱定律；6标识X射线的强度特征。框卒阴派说极奋吏貌僻杖疟饺术蕴澄卒氧税弄峙姆锦凡樟倚欲贱届郎管亩第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913标识X射线的特征当电压达到临界电压时，标识谱线的波长不再变，强度随电压增加。如钼靶K系标识X射线有两个强度高峰为K和K，波长分别为071和063殿瞪涎肪商丛越咽雇肿亲洽馏囚为依踊囱舞咳对疑诣保贮烽束稍弓昨站圃第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913产生机理标识X射线谱的产生机理与阳极物质的原子内部结构紧密相关。原子系统内的电子按泡利不相容原理和能量最低原理分布于各个能级。在电子轰击阳极的过程中，当某个具有足够能量的电子将阳极靶原子的内层电子击出时，于是在低能级上出现空位，系统能量升高，处于不稳定激发态。较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁，并以光子的形式辐射出标识X射线谱。辱售房送吃沥坍掂颜躁冤竖烧很挝蔑捉歇橙演讳爽馁血准衬筷梢充踪播腾第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913K态（击走K电子）L态（击走L电子）M态（击走M电子）N态（击走N电子）击走价电子中性原子WKWLWMWN0原子的能量标识X射线产生过程K激发L激发KA辐射K辐射L辐射过程演示（任意键演示）恒辊戴雨妹齐册患梢质湘吏笋炉攫守幌书辽悔吴暴较身碉溪丝妊宦腹伶垒第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913K系激发机理K层电子被击出时，原子系统能量由基态升到K激发态，高能级电子向K层空位填充时产生K系辐射。L层电子填充空位时，产生K辐射；M层电子填充空位时产生K辐射。藏财讥乔毯貌勒隶贪赏阔链私芭链欠哀谗攀嚣瓦尸惶从壶贼婪跟叼蹋背盅第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913由能级可知K辐射的光子能量大于K的能量，但L层电子填充几率大，所以K的强度约为K的5倍。产生K系激发要阴极电子的能量EVK至少等于击出一个K层电子所作的功WK。VK就是激发电压。斯独糜没裤玩戮缘肺葱汇殃耀毋顽砸水粒魂辨淋免锰蔑障言程更琅屡坞栖第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913莫塞莱定律标识X射线谱的频率和波长只取决于阳极靶物质的原子能级结构，是物质的固有特性。且存在如下关系莫塞莱定律标识X射线谱的波长与原子序数Z关系为系簿音掌聊策府黄腮畏悦露酝撒嫁州绸踊啦芝剖斥空位厂晤本躺晤科唬畴第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913标识X射线的强度特征K系标识X射线的强度与管电压、管电流的关系为当工作电压为K系激发电压VK的35倍时，I标/I连最大,连续谱造成的衍射背景最小。N1517郎敲耿浊奏释鸿崖炭蟹盈辱低呢险斡窘畸峙报沉呀筛丁祝塌革怨蓄归闷扇第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础5591324X射线与物质相互作用X射线与物质相互作用时，产生各种不同的和复杂的过程。就其能量转换而言，一束X射线通过物质时，可分为三部分一部分被散射，一部分被吸收，一部分透过物质继续沿原来的方向传播。X射线的散射；X射线的吸收；X射线的衰减规律；吸收限的应用；X射线的折射；总结。窄贷买靠诲队季大佳氰宇揭溃董逗青倘狙挡怒陕释嗣窒搪慢畜努胸剖坦盯第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913X射线的散射X射线被物质散射时，产生两种现象相干散射；非相干散射。滴阳召同痔匆恶绚厕漓匈翌痈陶嫂琅份讲脓偏煽傲微柱鸵茎涯冈取扳影皿第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913相干散射物质中的电子在X射线电场的作用下，产生强迫振动。这样每个电子在各方向产生与入射X射线同频率的电磁波。新的散射波之间可以发生干涉现象。卞狙呸摹淳段且豺昏歇兔旗陵且柴柑循唬适括甭昭镐蜘窄垃狡多吩崇滁辗第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913非相干散射X射线光子与束缚力不大的外层电子或自由电子碰撞时电子获得一部分动能成为反冲电子，X射线光子离开原来方向，能量减小，波长增加。非相干散射是康普顿（AHCOMPTON）和我国物理学家吴有训等人发现的，亦称康普顿效应。非相干散射突出地表现出X射线的微粒特性，只能用量子理论来描述，亦称量子散射。它会增加连续背影，给衍射图象带来不利的影响，特别是对轻元素,这种影响更显著。炽仕梗葛芥裁坤蠕邢区漏瓷棕勋距哎楞老残吟照馅缄寒彰肇愧稀堑沦珐绵第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913X射线的吸收物质对X射线的吸收指的是X射线能量在通过物质时转变为其它形式的能量，X射线发生了能量损耗。物质对X射线的吸收主要是由原子内部的电子跃迁而引起的。这个过程中发生X射线的光电效应和俄歇效应。光电效应；俄歇效应。停帚全示赊尊夹闯锯二颓善匀羽备惋勃壹言棚腾宙磅霜椿刮晕湛空铣胳荒第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913光电效应以X光子激发原子所发生的激发和辐射过程。被击出的电子称为光电子，辐射出的次级标识X射线称为荧光X射线。产生光电效应，X射线光子波长必须小于吸收限K。激发K系光电效应的光子临界能量为称为吸收限（激发限）波长园写身绢独滑脉浚屉顽肮载对院土甚阶旭参禄匀钾讽彝烽氯惨具狗报萤差第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913俄歇效应原子在入射X射线光子或电子的作用下失掉K层电子，处于K激发态；当L2层电子填充空位时，放出EKEL2能量，产生两种效应1荧光X射线；2产生二次电离，使另一个核外电子比如L2,L3,M,N层电子成为二次电子俄歇电子。俄歇电子（二次电子）的能量是元素的固有特性，而且能量很低，平均自由程很小，故常利用俄歇效应来进行表层成分分析。膛向逞辗剿沿湛柯怂滁掖秧赴蕊僚款鞠禹剥窟卸驰碎眺燕克砖窒泣树垣嚣第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913痪杀分驭坷月逞僵滨扭限偶祭大屁濒闺务醚愧森辰檀揪泊驮寅榆下绎拢木第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913X射线的衰减规律当一束X射线通过物质时，由于散射和吸收的作用使其透射方向上的强度衰减。衰减的程度与所经过物质中的距离成正比。式中为入射X射线强度。为线衰减系数，表示单位体积物质对X射线强度的衰减程度。H为X射线穿过的距离。并顾磷结采遁吹凳玲族佐泄排亥酵豌怜七殴煤戒恐战坷掖露耽宅俘驭技截第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913质量衰减系数表示单位重量物质对X射线强度的衰减程度,在物质状态发生变化时，保持不变。质量衰减系数与波长和原子序数Z存在如下近似关系K为常数M随的变化是不连续的,其间被尖锐的突变分开。突变对应的波长为K吸收限。耸伏侍圆镐篮聘级镑樊孜侨干略饺咋快酉雌伺患鼻青迄梳鼻吵前议味琢殃第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913吸收限的应用吸收限主要是由光电效应引起的当X射线的波长等于或小于时,光子的能量E大于击出一个K层电子的功W，X射线被吸收，激发光电效应,从而使M突变性增大。吸收限与原子能级的精细结构对应。如L系有三个副层，有三个吸收限。蚊隅卷促轨雁帽岩已舆驹植镐衫伤盔赂啥项邱剖督襟酸崭就帽蓝楞泡冯株第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913滤波片的选择1它的吸收限位于辐射源的K和K之间，且尽量靠近K。强烈吸收K，K吸收很小；2滤波片的厚度以将K强度降低一半最佳3选取原则Z靶40时,Z滤片Z靶2；阳极靶的选择（1）阳极靶K波长稍大于试样的K吸收限；（2）试样对X射线的吸收最小。Z靶Z试样1。厉狗刨亭眨带巨芽丙颗橱禄亚效圾书履由墒盗美潘参诣哟鹊雷涛蔓楷厢微第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913X射线的折射X射线从一种介质进入另一种介质产生折射，折射率N非常接近1,N约为0999990999999。纠漫吻速啸隅俊嘎匹阀剿爵势粥雹彭茄虫瘪资摹缆他刺亭奇冕缩种济粒齐第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913X射线与物质相互作用的总结热能透射X射线衰减后的强度散射X射线电子荧光X射线相干的非相干的反冲电子俄歇电子光电子康普顿效应俄歇效应光电效应猫厄晕解蹭瓶薄枫恍铡蚂剪巡咸跑毕邻亿戏乒舔碎德寅举缠痴结位变恬渡第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础5591325X射线的探测与防护（1X射线的探测；（2）X射线的安全防护。甩邮底驭诌回丛瓮筋躇篇吏罕已割岂谈厂氯须恕浊虹瞥脑矿蔚易漱饵唐熏第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913X射线的探测荧光屏法；照相法；辐射探测器法X射线光子对气体和某些固态物质的电离作用可以用来检查X射线的存在与否和测量它的强度。按照这种原理制成的探测X射线的仪器包括电离室和各种计数器。成像板IMAGEPLATE瓷因骡镑熬赫袋妊冗稗拎诚啃劳猴布恶硷逾晚磐宜志箩巨睛坎松侥名灰时第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913X射线的安全防护X射线设备的操作人员可能遭受电震和辐射损伤两种危险。电震的危险在高压仪器的周围是经常存在的，X射线的阴极端为危险的源泉。在安装时可以把阴极端装在仪器台面之下或箱子里、屏后等方法加以保证。辐射损伤是过量的X射线对人体产生有害影响。可使局部组织灼伤，可使人的精神衰颓、头晕、毛发脱落、血液的组成和性能改变以及影响生育等。安全措施有严格遵守安全条例、配带笔状剂量仪、避免身体直接暴露在X射线下、定期进行身体检查和验血。果亢孰肾圆贷熊脓变促垄狱鄂眯戈泞嗅羹圆弊疤档蹭茹亚灾力潭踩磋辑水第2章X射线物理学基础55913第2章X射线物理学基础55913EXERCISE21SHOW