第三章X射线产生

1、126.1 X射线的发现及其特性射线的发现及其特性6.3 X射线标识谱及产生机制射线标识谱及产生机制X射线的发射谱及特征射线的发射谱及特征 6.2教学内容教学内容6.4 X射线的吸收射线的吸收3（1）了解了解X射线发现的实验事实、产生方法，射线发现的实验事实、产生方法，掌握掌握X射线的连续谱与标识谱的特征和产射线的连续谱与标识谱的特征和产生的机制，解释同生的机制，解释同X射线有关的原子能级射线有关的原子能级产生的原因。产生的原因。（2）了解了解X射线的吸收的规律，掌握康普顿射线的吸收的规律，掌握康普顿散射，理解光子与物质的相互作用。散射，理解光子与物质的相互作用。（3）了解了解X射线在晶体中的

2、衍射的规律。射线在晶体中的衍射的规律。 43重点重点l X射线连续谱与标识谱及产生机射线连续谱与标识谱及产生机制制l莫塞莱定律莫塞莱定律l康普顿散射康普顿散射 4难点难点l X射线的连续谱与标识谱产射线的连续谱与标识谱产生机制生机制l莫塞莱定律莫塞莱定律5 6.1 X射线的发现及其特性射线的发现及其特性一、一、X X射线的发现及特性射线的发现及特性二、二、X X射线的衍射射线的衍射6 一、一、X射线的发现及特性射线的发现及特性1. X射线的发现射线的发现1895年年11月月8日，伦琴发现日，伦琴发现受高受高速电子撞击的金属会发射一种速电子撞击的金属会发射一种穿透性很强的射线称穿透性很强的射线称

3、射线射线 X 射线是波长极短的电磁波，射线是波长极短的电磁波，它不会被磁场偏转，具有很强它不会被磁场偏转，具有很强的穿透力，而且波长越短，穿的穿透力，而且波长越短，穿透力越强。透力越强。 0.1nm：软：软X射线。射线。7电电 磁磁 波波 谱谱8 该照片在医学上具有划时代意义。该照片在医学上具有划时代意义。1895年年12月月28日，伦琴宣读了日，伦琴宣读了“论新的射线论新的射线”；1901年获第年获第一个诺贝尔物理奖。一个诺贝尔物理奖。910112. X射线的波动性和粒子性射线的波动性和粒子性波动性波动性 X射线在晶体中的衍射射线在晶体中的衍射 1913年英国年英国布拉布拉格父子格父子提出了

4、一种解提出了一种解释射线衍射的方法，释射线衍射的方法，给出了定量结果，并给出了定量结果，并于于1915年荣获物理学年荣获物理学诺贝尔奖诺贝尔奖布布 拉拉 格格 反反 射射d入射波入射波散射波散射波oCAB() 布喇格公式布喇格公式12布布 拉拉 格格 反反 射射d入射波入射波散射波散射波oCAB掠射角掠射角d晶格常数晶格常数 相邻两个晶面反射的相邻两个晶面反射的两两X射线干涉射线干涉加强的条件加强的条件 布拉格公式布拉格公式,2, 1 ,0kkdsin2CBACsin2d13(2) 劳厄照片劳厄照片141,2,32nndsin在在 方向衍射的方向衍射的X光将得到加强，出现劳厄光斑。光将得到加强

5、，出现劳厄光斑。用布喇格公式可以计算晶面距。反之，若已知用布喇格公式可以计算晶面距。反之，若已知d，还可以确定还可以确定X射线的波长。射线的波长。从而在给定从而在给定下可确定下可确定X射线的波长射线的波长。 晶体可形成许多不同取向的晶面。晶体可形成许多不同取向的晶面。 X射线经射线经晶面距为晶面距为d的晶面反射时，凡光程满足的晶面反射时，凡光程满足v测定强度：由谱线的深浅程度可以测出相对强度。测定强度：由谱线的深浅程度可以测出相对强度。1516(3) (3) 晶体粉末法晶体粉末法(单波长的射线单波长的射线) 每一同心园对应一组晶面每一同心园对应一组晶面,不同的园环代表不同的园环代表不同的晶面阵

6、不同的晶面阵,环的强弱反映了晶面上原子的环的强弱反映了晶面上原子的密度大小密度大小2 sin ,12ndn， ， ， 17 例如对大分子例如对大分子 DNADNA 晶体的成千晶体的成千张的张的X X射线衍射照片的分析，显示出射线衍射照片的分析，显示出DNADNA分子的分子的双螺旋双螺旋结构结构. .DNA DNA 晶体的晶体的X衍射照片衍射照片DNA DNA 分子的双螺旋结构分子的双螺旋结构(4) X射线的衍射是研究晶体结构有效方法射线的衍射是研究晶体结构有效方法-晶体衍射晶体衍射图可以确定晶体内部的原子（或分子）间的距离和排图可以确定晶体内部的原子（或分子）间的距离和排列列. . 可用来研究

7、高分子的结构可用来研究高分子的结构 18 1920 1920年，美国物理学家康普顿在观察年，美国物理学家康普顿在观察X X射线被物质射线被物质散射时，发现散射时，发现散射散射线中含有线中含有波长波长发生发生变化变化了的成分了的成分. .实验装置实验装置（5） X射线的粒子性射线的粒子性- 康普顿效应康普顿效应(1927诺贝尔奖诺贝尔奖)19 经典电磁理论预言，经典电磁理论预言，散射辐射具有和入射辐射散射辐射具有和入射辐射一样的频率一样的频率 . 经典理论无经典理论无法解释波长变化法解释波长变化 .实验结果实验结果04590135（相对强度）（相对强度）（波长）波长）I00 在散射在散射X X

8、射线中除有射线中除有与入射波长相同的射线外，与入射波长相同的射线外，还有波长比入射波长更长还有波长比入射波长更长的射线的射线 .经典理论的困难经典理论的困难2021000vxy光子光子电子电子 电子反冲速度很大，需用电子反冲速度很大，需用相对论力学相对论力学来处理来处理. .物理模型物理模型 入射光子（入射光子（ X 射线或射线或 射线）能量大射线）能量大 . . 固体表面电子束缚较弱，可视为固体表面电子束缚较弱，可视为近自由电子近自由电子. . 量子解释量子解释xy电子电子光子光子 电子热运动能量电子热运动能量 ，可近似为，可近似为静止电子静止电子. . heV101054hE 范围为：范围

9、为：22cos2202222220222chchchmv理论分析理论分析xy00echechvme0e2200mchcmhv能量守恒能量守恒vmechech00动量守恒动量守恒)(2)cos1 (2)1 (020024202242hcmhcmccmv23 康普顿波长康普顿波长 nm1043. 2m1043. 23120Ccmh)cos1 (00cmhcc)(2)cos1 (2)1 (020024202242hcmhcmccmv2/ 1220)/1 (cmmv2sin2)cos1 (200cmhcmh 康普顿公式康普顿公式024 散射光波长的改变量散射光波长的改变量 仅与仅与 有关有关0, 0C

10、max2)(, 散射光子能量减小散射光子能量减小00,)cos1 ()cos1 (C0cmh康普顿公式康普顿公式结论结论xy00echechvme0e25讨论讨论物理意义物理意义 若若 则则 ,可见光观察可见光观察不不到康普顿效应到康普顿效应.C00 光子假设的正确性，狭义相对论力学的正确性光子假设的正确性，狭义相对论力学的正确性 . 微观粒子也遵守微观粒子也遵守能量守恒能量守恒和和动量守恒动量守恒定律定律. 与与 的关系的关系与物质无关与物质无关，是光子与近自由电子，是光子与近自由电子间的相互作用间的相互作用. 散射中散射中 的散射光是因的散射光是因光子光子与金属中的与金属中的紧束缚紧束缚0

11、电子电子（原子核）的作用（原子核）的作用.)cos1 ()cos1 (C0cmh康普顿公式康普顿公式26 康普顿康普顿（A. H.Compton)美国人美国人(1892-1962）康普顿康普顿在做康普顿散射实验在做康普顿散射实验27解（解（1）)cos1 (CCC)90cos1 (eV295)1 (000202khchchccmmcEm101.00-100 例例 波长波长 的的X射线与静止的自由射线与静止的自由电子作弹性碰撞电子作弹性碰撞, 在与入射角成在与入射角成 角的方向上观察角的方向上观察, 问问90（2）反冲电子得到多少动能？反冲电子得到多少动能？（1）散射波长的改变量散射波长的改变量

12、 为多少？为多少？（3）在碰撞中，光子的能量损失了多少？在碰撞中，光子的能量损失了多少？m1043. 212（2） 反冲电子的动能反冲电子的动能 （3） 光子损失的能量反冲电子的动能光子损失的能量反冲电子的动能28X射线的发射谱射线的发射谱 6.2一、一、 X射线的产生及发射光谱的测量射线的产生及发射光谱的测量二、二、 X射线的发射普及特征射线的发射普及特征四、关于四、关于x射线的原子能级和能级跃迁图射线的原子能级和能级跃迁图三、莫塞莱定律三、莫塞莱定律29 1、X射线射线的产生的产生X射线由高速电子打在物体上产生。射线由高速电子打在物体上产生。阴极阴极电子电子真空管真空管X射线射线图图 X

13、射线管示意图射线管示意图302 、 X射线射线波长和强度的测量波长和强度的测量S1S2AA1OCPX射线摄谱仪射线摄谱仪31X射线测谱计射线测谱计32 X射线发射谱由两部分构成，一是波长连续射线发射谱由两部分构成，一是波长连续变化的连续谱，它的最小波长只与外加电压有关；变化的连续谱，它的最小波长只与外加电压有关；另一部分是具有分立波长的线状谱，波长取决于另一部分是具有分立波长的线状谱，波长取决于靶材料，称为标识谱、特征谱。靶材料，称为标识谱、特征谱。 1、X射线发射光谱射线发射光谱二、二、X射线的发射普及特征射线的发射普及特征 X射线连续光谱射线连续光谱 两类两类 X射线的特征谱射线的特征谱

14、(标识谱标识谱)3334（2）产生机制产生机制: 快速电子射到阳极上快速电子射到阳极上,受到阳极受到阳极中原子核的库仑场作用就会骤然减速中原子核的库仑场作用就会骤然减速;由此伴随由此伴随产生的辐射称产生的辐射称之为之为轫致辐射。轫致辐射。（1） 产生条件产生条件: 当电子的能量不超过某一限当电子的能量不超过某一限度时度时, 只发射连续谱只发射连续谱 。 2、X射线连续谱射线连续谱轫致辐射轫致辐射由于电子速度连续变化，由于电子速度连续变化，所以产生连续谱。所以产生连续谱。35电子电子离子离子光子光子 轫致辐射示意轫致辐射示意36 强度随波长变化强度随波长变化,在某一波长处在某一波长处,强度有强度

15、有极值在长波方面强度降落缓慢极值在长波方面强度降落缓慢,在短波方面强度降在短波方面强度降落较快落较快,且有明显的极值，有最短波长且有明显的极值，有最短波长 极小极小 。 极小极小 与材料无关与材料无关,只与加速电压有关只与加速电压有关,当加速电压增当加速电压增高时高时 极小极小减小。减小。（3） 特征特征:nm(kV)1.24minVeVhc它是加速电子全部动能转换它是加速电子全部动能转换成辐射能所对应的波长。成辐射能所对应的波长。37 X射线特征谱是巴拉克于射线特征谱是巴拉克于1906年发现的。他年发现的。他观察到连续谱上出现一系列分立谱线，并用观察到连续谱上出现一系列分立谱线，并用K、L、

16、M字母标识，因特征谱的发现使他获字母标识，因特征谱的发现使他获1917年的诺贝尔物理奖。年的诺贝尔物理奖。3、X射线标识谱及特征射线标识谱及特征38 每种元素都有一每种元素都有一 特定波长的线状光谱特定波长的线状光谱,即特即特征征X射线谱成为这种元素的标志射线谱成为这种元素的标志。 （1）产生条件产生条件: 当电子的能量当电子的能量(加速电压加速电压) 超过某一临超过某一临 界值时界值时,除有连续谱外除有连续谱外,还在连续谱的背景上迭加还在连续谱的背景上迭加 一些线状谱。一些线状谱。（2）特特 征征: 线状谱的位置和结构与阳极材料有关线状谱的位置和结构与阳极材料有关, 即不同元素的阳极材料发射

17、的线状光谱虽有相即不同元素的阳极材料发射的线状光谱虽有相 似结构似结构,但波长不同但波长不同,按原子序数顺序排列时按原子序数顺序排列时,波长波长 依次变化依次变化,不显示周期性变化。不显示周期性变化。39直进射线直进射线As 33Se 34Br 35Rb 37Sr 38Nb 41Rh 45图图 几种元素的几种元素的X射射 线系谱，按原子序数线系谱，按原子序数 的次序上下排列的次序上下排列4041 由于按原子序数顺序排列时由于按原子序数顺序排列时, X射线波长射线波长 依次依次变化变化,不显示周期性变化。且与元素的化合状态基不显示周期性变化。且与元素的化合状态基本无关。这表明本无关。这表明 X

18、射线标识谱是原子中内层电子射线标识谱是原子中内层电子的跃迁所产生。的跃迁所产生。现已知：现已知： K线系是最内层线系是最内层n=1以外的各壳层电子跃迁到以外的各壳层电子跃迁到 最内层而产生最内层而产生L线系是线系是n=2以外的各壳层电子跃迁到以外的各壳层电子跃迁到n=2壳层壳层而产生而产生M线系是线系是n=3以外的各壳层电子跃迁到以外的各壳层电子跃迁到n=3壳层壳层而产生而产生42 标识谱反应了原子内层结构的情况，谱线的标识谱反应了原子内层结构的情况，谱线的波长代表能级间的间隔，谱线的精细结构显示能波长代表能级间的间隔，谱线的精细结构显示能级的精细结构，是研究原子结构问题的有力武器。级的精细结

19、构，是研究原子结构问题的有力武器。(3) X 射线标识谱线系的划分射线标识谱线系的划分任何元素的标识谱都包含若干个线系，任何元素的标识谱都包含若干个线系，位置与外加电压无关按波长排列为位置与外加电压无关按波长排列为K、L、M、N、随电压随电压V的增加依次出现的增加依次出现431913年莫塞莱测量了从年莫塞莱测量了从Al到到Au共共38种元素的种元素的X射线的射线的K线系，发线系，发现各元素发射的现各元素发射的K线系波数的平线系波数的平方根方根 与原子序数与原子序数Z成线性关系。成线性关系。)2111() 1(222ZRK)3121()4 . 7(222ZRL44)11()(222nmbZRmn

20、 原子光谱是原子最外层电子原子光谱是原子最外层电子跃迁的结果，外层电子组态的周跃迁的结果，外层电子组态的周期性决定了元素性质的周期性。期性决定了元素性质的周期性。 X射线是内层电子跃迁的结果。射线是内层电子跃迁的结果。 随随Z呈线性关系呈线性关系(见图见图)。说明它受外层电子影。说明它受外层电子影响很小，只受原子核的影响。莫塞莱图提供了从响很小，只受原子核的影响。莫塞莱图提供了从实验测定原子序数实验测定原子序数Z的一种有效方法。历史上正是的一种有效方法。历史上正是他首次纠正了他首次纠正了27Co，28Ni在周期表的次序。在周期表的次序。45 根据元素根据元素X X射线在图射线在图上的位置上的位

21、置, ,就可定出该就可定出该元素的原子序数元素的原子序数 早期元素周期表是按原子量大小顺序排列的。早期元素周期表是按原子量大小顺序排列的。如如K(A=39.1)在在Ar(A=39.9)前前 ； Ni(A=58.7)在在Co(A=58.9)前。由莫塞莱图给出前。由莫塞莱图给出 KX射线波长射线波长是是Ar:4.19 ；K:3.74 ； Co:1.79 ； Ni:1.66 。A。A。A。A46可算出可算出由莫塞莱由莫塞莱 线公式线公式K2221)-)(Z21-11(RKA1.66Ni28A1.79Co72A3.74K19A4.194Ar181121.6Z47例例1、某些元素的某些元素的 K 线的波

22、长分别是线的波长分别是1.935、1.787、1.656和和1.434, 试确定这试确定这是些什么元素？在这个系列中缺少哪种是些什么元素？在这个系列中缺少哪种元素？试算出它的元素？试算出它的K 线的波长。线的波长。486.3 X射线标识谱产生机制射线标识谱产生机制一、产生标识辐射的先决条件一、产生标识辐射的先决条件 X射线标识辐射来源于内层电子的跃迁但射线标识辐射来源于内层电子的跃迁但内层电子是填满的，据泡利不相容原理，不可内层电子是填满的，据泡利不相容原理，不可能再加电子，所以要产生标识谱线，内壳层必能再加电子，所以要产生标识谱线，内壳层必须要产生空穴。须要产生空穴。二、二、X射线标识谱产生

23、机制和标识谱的标记方法射线标识谱产生机制和标识谱的标记方法产生机制产生机制:49 从阴极发出的高速电子打到阳极上从阴极发出的高速电子打到阳极上, 由于电子由于电子能量很高能量很高,它能深入到原子的内层它能深入到原子的内层,将内壳层电子电将内壳层电子电离离, 并在内壳层出现一个空穴并在内壳层出现一个空穴,当邻近内壳层的电子当邻近内壳层的电子跃迁到这个空穴时跃迁到这个空穴时,就发射出波长很短的就发射出波长很短的 X 射线，射线，由于内壳层能级分立，所以产生由于内壳层能级分立，所以产生X 射线的线状谱。射线的线状谱。 原子序数较大的元素，内壳层能级间隔就越原子序数较大的元素，内壳层能级间隔就越大，发

24、出的大，发出的X 射线的光子能量高，波长就短，所射线的光子能量高，波长就短，所以波长依次变化，不具有周期性。以波长依次变化，不具有周期性。50 同同X射线有关射线有关的原子能级。的原子能级。各内层电子各内层电子电离所形成电离所形成的原子能级的原子能级如图如图51 不难看出，其能级结构十分类同碱金属能级结不难看出，其能级结构十分类同碱金属能级结构，这是由于满壳层少一个电子的原子态（即电离构，这是由于满壳层少一个电子的原子态（即电离态）与只有一个电子（碱金属）的原子态相同。态）与只有一个电子（碱金属）的原子态相同。 当当K壳层的一个电子被电离后，原子处于电离壳层的一个电子被电离后，原子处于电离态，

25、电离态的能级与中性原子未电离的基态能态，电离态的能级与中性原子未电离的基态能相比为最高。相比为最高。L层的电离态能级次之，形成电离层的电离态能级次之，形成电离态能级如图所示。态能级如图所示。 电离能是使某壳层一个电子被电离所需的电离能是使某壳层一个电子被电离所需的能量；也是该壳层电子的结合能。能量；也是该壳层电子的结合能。52由量子力学可证各电离态的谱项公式为：由量子力学可证各电离态的谱项公式为：.)8523434()()43()()(223366444222knknknnszRknnszRnzRTn式中式中k=J+1/2，J是总角动量量子数。修正值是总角动量量子数。修正值和和s可可由实验的能

26、级数值推算由实验的能级数值推算 53为了描述内层电子向为了描述内层电子向“下下”的跃迁，需将上图倒的跃迁，需将上图倒转。电子跃迁后的末态为转。电子跃迁后的末态为K、L、M时，对应的时，对应的X射线分别称射线分别称K线系，线系，L线系，线系，M线系线系，同一个，同一个线系中用线系中用，表示不同的上能级向同一下表示不同的上能级向同一下能级跃迁的谱线。例如从能级跃迁的谱线。例如从L、M、N层向层向K层跃迁层跃迁的的K线系，依次表示为线系，依次表示为 ， 。在。在K线中线中还有两条还有两条K1，K2线对应线对应 2P3/2和和2P1/2向下的跃迁。向下的跃迁。X射线特征谱的跃迁选择定则也与碱金属光谱相

27、同射线特征谱的跃迁选择定则也与碱金属光谱相同11;,0jl54关于关于x x射线的原子能级和能级跃迁图射线的原子能级和能级跃迁图55256三、俄歇电子三、俄歇电子 当内层当内层(如如K层层)电子被电离出现空穴后，上层电电子被电离出现空穴后，上层电子向下跃迁时，除以辐射子向下跃迁时，除以辐射X射线形式外，还可以射线形式外，还可以将跃迁释放的能量电离更高层的电子使之电离，将跃迁释放的能量电离更高层的电子使之电离，称为俄歇电子，或者将跃迁释放的能量传给原称为俄歇电子，或者将跃迁释放的能量传给原子核，使原子核处于激发态。若用子核，使原子核处于激发态。若用K K、L L、M M分分别表示别表示K、L、M

28、层电子的结合能层电子的结合能(对应电离能；对应电离能；吸收限吸收限)。当。当L层电子向层电子向K层层(空穴空穴)跃迁时，使跃迁时，使M层层电子电离，发射的俄歇电子的动能为电子电离，发射的俄歇电子的动能为MLKAKE 57 一般轻元素发射俄一般轻元素发射俄歇电子几率较大，重歇电子几率较大，重元素发射元素发射X射线的几射线的几率较大。率较大。MLKAKE 58 6.4 X射线的吸收一、一、X X射线的吸收律射线的吸收律二、光与物质相互作用二、光与物质相互作用X X射线射线 吸收的几种方式吸收的几种方式三、吸收限及其应用三、吸收限及其应用59 是吸收长度，即通过是吸收长度，即通过xo厚度的吸收体后，

29、厚度的吸收体后，强度为入射强度的强度为入射强度的e1 ( 37)；是线性吸收系数，是线性吸收系数，dxxIdI)(000)(xxeIeIxIx一、一、 X X射线的吸收律射线的吸收律 当一束强度为当一束强度为Io的的X光通过厚度为光通过厚度为dx的吸收体后，的吸收体后，强度减少量强度减少量dI正比于正比于dx和强度和强度I(x)之乘积，引入之乘积，引入吸收系数吸收系数，有，有1ox积分给出积分给出表示射线经过单位厚度的吸收体强度减弱的百分比。表示射线经过单位厚度的吸收体强度减弱的百分比。60改写因子改写因子 是吸收体密度是吸收体密度, 称质量厚度，称质量厚度， 称质量吸收系数。称质量吸收系数。

30、上式还可写成上式还可写成xx xeII0)/(/2cmmg)/(2cmmgx表示射线经过单位厚度的吸收体强度减弱的百分比。表示射线经过单位厚度的吸收体强度减弱的百分比。61对偶康光电 二、二、光与物质相互作用光与物质相互作用-X-X射线吸收的几种方式射线吸收的几种方式1、光电效应光子与束缚电子作用，光子被完全吸收光电效应光子与束缚电子作用，光子被完全吸收2、康普顿效应光子与自由电子的散射；康普顿效应光子与自由电子的散射；3、电子偶效应当光子的能量大于电子的静止能量的电子偶效应当光子的能量大于电子的静止能量的两倍时两倍时(即即1.02MeV)，光子在原子核场附近可将全部能，光子在原子核场附近可将

31、全部能量转化为正、负电子对。这三种作用对应的吸收系数分量转化为正、负电子对。这三种作用对应的吸收系数分别为别为 光电光电,康康,对偶对偶，总的吸收系数是，总的吸收系数是62 当当X射线由低能光子组成射线由低能光子组成(一般不超过一般不超过150Kev)时，时，这时不会发生电子偶效应。这时不会发生电子偶效应。康光电jjjw 假若吸收体由假若吸收体由 j 种不同纯元素均匀混合而成，种不同纯元素均匀混合而成，那么该吸收体的质量吸收系数为那么该吸收体的质量吸收系数为 其中其中 代表吸收体内第代表吸收体内第 j 元素的质量吸收系元素的质量吸收系数，数，wj是它所占重量百分比（是它所占重量百分比（ ）。）

32、。1jwj63三三.吸收限（又称吸收边缘）及应用吸收限（又称吸收边缘）及应用 实验表明，吸收系数随实验表明，吸收系数随X光子能量增加而下降，光子能量增加而下降，这是由于这是由于X光子能量越高，其穿透性越强。光子能量越高，其穿透性越强。 仔细观察会发现，随仔细观察会发现，随X光子能量的变化光子能量的变化有突有突变。变。吸收限。吸收限。K、L、M吸收限。吸收限。 K、L、M吸收限是吸收限是X光子分别使光子分别使K层、层、 L层层、M层一个电子电离发生共振吸收的能量。层一个电子电离发生共振吸收的能量。 的突变即吸收限的出现，再证明原子内部电的突变即吸收限的出现，再证明原子内部电子的壳层结构。子的壳层

33、结构。646566吸收限在测量中的应用之一吸收限在测量中的应用之一过滤片过滤片 元素的吸收系数元素的吸收系数 随随E的下降曲线突变处分别称的下降曲线突变处分别称K、L、M吸收线限。在吸收限的两侧吸收系数吸收线限。在吸收限的两侧吸收系数 值十分悬殊，因此可用作值十分悬殊，因此可用作“滤波器滤波器”。 例如黄铜是铜锌的混合物，它们发射的例如黄铜是铜锌的混合物，它们发射的K射线射线波长分别为波长分别为0.1539nm和和0.1434nm，相差极微。用，相差极微。用镍片作过滤片，可以滤出其一进行成分分析。镍片作过滤片，可以滤出其一进行成分分析。 镍的吸收限为镍的吸收限为0.1489nm，正位于其中间（

34、见，正位于其中间（见图）。不难看出铜的质量吸收系数小图）。不难看出铜的质量吸收系数小,而锌的质量而锌的质量吸收系数大吸收系数大./gcm482Cu/gcm3252Zn6768 当通过当通过9.4m的镍片（对应的质量厚度为的镍片（对应的质量厚度为N Nx=8.366mg/cmx=8.366mg/cm2 2) )，Cu和和Zn两种两种K线透过强度比线透过强度比为为10:1 铜的铜的K线大部分通过，而锌的被吸收。线大部分通过，而锌的被吸收。/gcm482Cu1)10e:(e25310-8.3664810-8.366-3-3：/gcm3252Zn69另一个在医学上的应用心血管造影术另一个在医学上的应用

35、心血管造影术 为了观察局域心血管病变，常将足够浓度的碘为了观察局域心血管病变，常将足够浓度的碘用导管直插入其中（十分痛苦！），利用碘对用导管直插入其中（十分痛苦！），利用碘对X射线强吸收（远比肌肉、骨骼高得多）形成造影。射线强吸收（远比肌肉、骨骼高得多）形成造影。 现在人们发明了一种双色数值减除造影术，只现在人们发明了一种双色数值减除造影术，只将少量碘静脉注射血管内，就可以达到造影目的。将少量碘静脉注射血管内，就可以达到造影目的。其原理很简单：用两种不同能量的其原理很简单：用两种不同能量的X射线进行两射线进行两次造影。其中一个次造影。其中一个X射线的能量（射线的能量（E1）略低于碘）略低于碘的

36、的K吸收边吸收系数小；另一能量（吸收边吸收系数小；另一能量（E2）略高）略高于于K吸收边吸收系数大（见图）。吸收边吸收系数大（见图）。7071 但这两种能量的光对人体肌肉、骨骼的但这两种能量的光对人体肌肉、骨骼的吸收系数差不多；通过两次造影相减，将肌吸收系数差不多；通过两次造影相减，将肌肉、骨骼的影响几乎全部消除，留下碘对肉、骨骼的影响几乎全部消除，留下碘对X射线吸收差的影像。该法对碘吸收特别灵敏，射线吸收差的影像。该法对碘吸收特别灵敏，故用碘量很少，大大减少了病人的痛苦。故用碘量很少，大大减少了病人的痛苦。727374lX 射线探伤lX 光机对人体透视l研究固体结构l固溶体的成分比例l相变研

37、究X 射线的应用幻灯片751 X射线的发现及其波性射线的发现及其波性3 康普顿效应康普顿效应X射线的发射谱射线的发射谱 24 X射线的吸收射线的吸收5 X射线的应用射线的应用76（1）简述康普顿散射实验原理、装置、过程和结果分析，该实验说明了X射线的什么物理实质？（吉林大学2001）（2）简述X射线连续谱的特点、产生机制。 什么是轫致辐射？（3）简述X射线标识谱的特点、产生机制。 写出K线系的莫色莱定律。什么是特征辐射？（4）X射线标识谱是如何反映原子内部结构的？（5）如何用康普顿散射实验来测定普朗克常数？ 77（ 1 ） 在 康 普 顿 散 射 中 ， 入 射 光 子 的 波 长 为0.0030nm，反冲电子的速度为光速的0.6倍，求散射光子的波长和散射角。（1998中山大学） （2）求在康普顿散射中反冲电子的动能和入射光子的能量比。（2000中山大学）（3）求铝原子被2.5keV电子束轰击而产生的连续X射线的最