铁的 X 射线的特性 -- 0.5 元

铁的X射线的特性相关内容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铁的X射线光谱，并把结果绘制成图。不同衍射级的特征线的能量由不同的位置的观测角决定。实验设备EquipmentX射线基本组件，35kV09058.991X射线的角度计，35kV09058.101铁X射线管的插入组件09058.701计数管，B型09005.001晶体锂氟化物，裱好的09056.051晶体钾溴化物，裱好的09056.011记录设备XY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，35kV14407.611数据线，插头/插座，9针14602.001计算机课题Problems1．通过LiF单晶分析仪，确定阳极铁发射的X射线在最大阳极电压和阳极电流处的强度，与不喇格角的函数关系。2．用KBr单晶分析仪重做第一步。3．计算铁的特征谱线的的能量值，并与铁能级系列的不同能进行比较。实验设备组装和实验过程Setupandprocedure按例图连接实验设备，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安装好晶体分析仪，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，角不进宽度0.1°。使用锂氟（LiF）单晶的扫描范围4°80°，使用钾溴（KBr）单晶的扫描范围4°65°。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。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，随后有高能的电子填充。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。特征X射线的产生要么是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发生的。Kα代表Kα1和Kα2的平均值。通过使用单晶仪使分析多色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部分从晶面反射的波的路程差是波长λ的整数倍。（例图3）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h6.62561034Js光速c209979108m/s晶格常数锂氟（LiF）（100）d2.0141010m晶格常数钾溴（KBr）（100）d3.2901010m恒等式1eV1.60211019J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。这表示这些线就是铁的特征谱线。第一对就是第一级衍射（n1），第二对就是第二级衍射（n2）。在例图4中，n＝2时同样有Kα1和Kα2线分裂的迹象（见试验5.4.08）。当用钾溴（KBr）单晶代替锂氟（LiF）单晶来分析铁的X射线谱时，布拉格散射可达到第三级衍射（n3）（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）式计算出来的钼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EKα6.388keV和EKβ7.051keV。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铁X射线的特征谱线有变化是可能。在例图4中，观测角度22.5°可以发现一个额外的小峰值。这个峰值精确对应铜的Ka线。阳极铁板被嵌套在铜棒里头，一些从阴极发射的电子将会撞击周围的铜。例图5中的轫致辐射是遵从在小角度8.0°方向上有明显的强度减弱。溴化物第一二级衍射的K吸收边沿（EK＝13.474keV）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和L吸收边沿请查阅实验5.4.12）注意相关原子能量值引自化学和物理手册，CRCPressInc..Florida例图1X射线分析仪的试验设备例图2铁的能级图（Z26）例图3晶格面的布拉格散例图4X射线的强度和观察角的函数，单晶锂氟（LiF）（100）做布拉格分析仪例图5X射线的强度和观察角的函数，单晶钾溴（KBr）（100）做布拉格分析仪