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钼的 X-射线的单色性 相关内容(Related topics) 轫致辐射、特征辐射、能级、吸收、吸收边沿、干涉、不喇格方程、衍射、不喇格散射 原理和任务(Principle and task) 用各种多晶对多色 X-射线进行能量分析,选择合适的带有吸收边沿的薄金属箔,它可以明显的减弱一未知线的强度。 实验设备(Equipment) X-射线基本组件,35kV 09058.9 1 X-射线的角度计,35kV 09058.10 1 钼 X-射线管的插入组件 09058.60 1 计数管,B 型 0905.0 1 晶体锂-氟化物,裱好的 09056.05 1 晶体钾-溴化物,裱好的 09056.01 1 带锌箔的光圈管 09058.03 1 记录设备: X-Y记录仪 11416.97 1 连接线缆,100cm,红色 07363.01 2 连接线缆,100cm,兰色 07363.04 2 或者 X-射线组件软件,35kV 1407.61 1 数据线,插头/插座,9 针 14602.0 1 计算机 课题(Problems) 1 通过 LiF 单晶和 KBr 单晶做分析仪,记录阳极钼发射的 X-射线在最大阳极电压和阳极电流处的强度,与不喇格角的函数图像。 2 计算钼特征射线的能量值。 3 用 LiF 单晶过滤出特征谱线,属于单色的用图像记录。 4 用锌滤波器重做第一步。 实验设备组装和实验过程(Set-up and procedure) 按 Fig1 连接实验设备,在 X-射线仪的输出管固定一个孔直径 2mm 光圈管。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 0.1。 使用锂- 氟( Li-F)单晶的扫描范围: 4-35 ,使用钾- 溴( K-Br)单晶的扫描范围:4-30 。 阳极电压UA=35kV, 阳极电流IA=1mA。 当使用 X-Y 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 SUB-D socket 套接口连接。 注意: 请不要将计数管长时暴露在强辐射下。 理论和计算(Theory and evaluation) 从 X-射线管发射的 X-射线是多色的。能量与阳极电压无关的阳极物质的线性特征,在连续的轫致辐射(见试验 5.4.02)下是叠加的。单色辐射可以做很多X-射线的研究(例图:用 DebyScherrer method 分析结构 )。用晶体滤波器和吸收滤波器可以得到类似的辐射。 晶体法分析单色性(Monochromatizing by means of crystals) 在这里可以使用单晶。当波长为的 X-射线以观察角度 入射一单晶,发生散射后,相干干涉只能发生在当部分从晶面反射的波的路程差是波长的整数倍。(例图 3) 这种情况可以用布拉格式子来解释。 2dsin n (1) (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 ,X-射线的能量可以用下面的公式计算出来: () (2 ) 普朗克常数 h=6.6256 10-34Js 光速 c=209979 108m/s 晶格常数锂- 氟(Li-F )(100) d=2.01410-10m 晶格常数钾- 溴(K-Br )(100) d=3.29010-10m 恒等式 1eV=1.602110-19J 例图 2 显示了单晶锂- 氟(Li-F )(100)做布拉格分析仪时,钼的 X-射线的强度和观察角 的函数关系。 结合(2)式,计算得出: ( 10.3 ,n 1 ); E Ka17.21keV ( 20.8 ,n 2 ); E Ka17.34keV ( 32.1 ,n 3 ); E Ka17.38keV ( 9.1 , n1 ); E Ka17.46keV ( 18.4 ,n 2 ); E Ka17.50keV ( 28.2 ,n 3 ); E Ka17.48keV 如果想得到多色光谱(例图: Ka线)的窄带部分,晶体 分析仪必须放置在适当的观测角 位置。使用独立的旋转计数管探测器和选择相应的计数管角度位置的模拟输出,做进一步分析,揭示散射部分是由一条能量为E Ka的 尖锐的线组成。 吸收法分析单色性(Monochromatizing by means of absorption) 如果将一厚度为x的金属箔插入一束强度为I0的X- 射线经过的地方,可以用吸收律来描述强度的衰减: I(E ,x ) I(E ,0 )e-( E) *x (3 ) (其中:cm-1是吸收系数) 虽然吸收系数是由波长和能量决定的,但能量在几个keV 之间间隔的改变时,它不会发生明显的变化。因此,可以期望得到非常相似的正常吸收衰减。相反,当X- 射线的量子能量不能满足吸收物质内层原子的电离时,吸收呈现出不连续的特征。吸收边沿可以用来将原始光谱的某一波长系列很好的消除。例如,锌箔(Z 40)可以用来将钼(Z 42) X-射线谱的K线消除,因为锌的K 层能量紧跟在K线能量的下面。 E K(Zr ) 17.997 keV EK (Mo )19.599 keV (文献记载) Mo 的 K 的能量太小了,以致无法在锌的 K 层产生电离,因此在正常吸收下,通过 Zr 滤波器这条线只有微弱的衰弱。 例图 4 显示了X- 射线由锌过滤后的能量分析结果。用LiF晶体做分析仪,和未经过滤的光谱(例图 2)进行比较,得出K辐射实际上减弱了。如果,通过估计,假定强度和高峰值成比例,那么在寻找第 1 级衍射时,经过厚度d0.005mm的Zr滤波器后,由于吸收边沿影响,Mo 的K辐射的强度将减少到原来的 60,但是Mo 的K 辐射的强度保持不变。 用KBr晶体做分析仪时将产生同样的结果,看例图 5 和例图 6。从这里可以清楚的看到Mo 的K辐射只在第 1 级衍射被发现,但是K 辐射(忽略微弱的衰减)直到第 4 级衍射衍射时还是相当清楚。 例图 1 钼的 X-射线的单色性的试验装置 例图 2 钼的 X-射线的强度和观察角 的函数关系,单晶锂- 氟(Li-F )(100)做分析仪 例图 3 钼的X- 射线的单色性;参考能量间隔 E EK。 例图 4 钼的 X

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