x射线基本原理

1、1.1.1. X射线的发现射线的发现 1895 W. C. Rntgen (German physicist) 1.1 X射线的本质射线的本质 1.1.3 X射线究竟是粒子流，还是电磁波？射线究竟是粒子流，还是电磁波？有一种鉴定方法就是看有一种鉴定方法就是看X射射线能否借助含有一系列细线线能否借助含有一系列细线的衍射光栅而衍射。要想得的衍射光栅而衍射。要想得到适当的衍射，这些细线的到适当的衍射，这些细线的间距必须大致与辐射线的波间距必须大致与辐射线的波长大小相等长大小相等。德国物理学家劳厄德国物理学家劳厄 晶体内部原子晶体内部原子规律性地排布规律性地排布 设想设想X射线是极短的电磁波，其波长和

2、晶射线是极短的电磁波，其波长和晶体中原子间距具有相同的数量级，那么当体中原子间距具有相同的数量级，那么当用用X射线照射晶体时应能观察到干涉现象。射线照射晶体时应能观察到干涉现象。n劳厄的劳厄的X射线衍射实验表明射线衍射实验表明X射线是一射线是一种电磁波种电磁波。 波长很短波长很短: 10-2-102埃埃hchhp 波粒二象性波粒二象性1.2 X射线的产生射线的产生灯丝靶靶面X射线窗口 n同同步步辐辐射射光光频频谱谱宽宽且且连连续续可可调调：具具有有从从远远红红外外、可可见见光光、紫紫外外直直到到X X射射线线范范围围内内的的连连续续光光谱谱n亮亮度度高高：同同步步辐辐射射光光源源的的X X射射

3、线线亮亮度度比比常常规规X X光光机机的的高高好好几几个个数数量量级级n高高准准直直度度、高高纯纯净净性性、精精确确度度高高以以及及高高稳稳定定等等独独特特的的性性能能。intensitywavelengthwavelengthintensity连续连续X射线谱射线谱intensitywavelength0 0 eVhceVh0max)(V4 .120d )(0IIcon21iZVKIconZVKiViZVKXX121射线管功率射线总强度连续X射线谱射线谱wavelengthintensity12nnEEhX射线光子的能量辐射出的wavelengthintensity电子电子(eV)X射线射线

4、n2n1n3KLMKLMNeutral atomwavelengthintensityIK IK K K 2K 1电子电子(eV)X射线射线n2n1n3KLM管电压增大到一定值管电压增大到一定值后才会产生后才会产生X X射线。射线。 临界激发电压。层电子所需的子为阴极电子击出靶材原或KVWeVEeVKKKKKn欲激发出靶材原子内层电子，例如欲激发出靶材原子内层电子，例如K K层电子，层电子，阴极射来的电子的动能必须等于或大于阴极射来的电子的动能必须等于或大于K K层电层电子与原子核结合能子与原子核结合能E EK K，或，或K K层电子逸出原子所层电子逸出原子所做的功做的功W WK K，即，即n1-20KVn2-25KVn3-35KV1212nnnnEEh222422ZnhmeEn)(1ZC若若n1=1, n2=2，则，则)11(222212342nnZhmeh-莫塞莱定律莫塞莱定律nKVViKI)(2标Where K2 and n are constants, n=1.5 for K series; n=2 for L series