X射线的产生及其物理作用学习教案

1、会计学1X射线的产生及其物理射线的产生及其物理(wl)作用作用第一页，共43页。第1页/共42页第二页，共43页。一、电磁辐射一、电磁辐射(din c f sh)(din c f sh)基础基础二、二、X X射线谱射线谱三、三、X X射线与物质的相互作用射线与物质的相互作用四、四、X X射线的探测与防护射线的探测与防护第一节第一节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)及其及其物理作用物理作用第2页/共42页第三页，共43页。第3页/共42页第四页，共43页。第4页/共42页第五页，共43页。第5页/共42页第六页，共43页。量量子子数数原子轨道原子轨道电子（壳电子（壳

2、）层）层电子能级电子能级n n电 子 离电 子 离核 的 平核 的 平均距离均距离原子轨道原子轨道离核的平离核的平均距离，均距离，n n越大距越大距离越远离越远电子层离核的电子层离核的平均距离，平均距离，n n相同的电子分相同的电子分布在同一亚层布在同一亚层电子主能级，电子主能级，n n越越大能级越高大能级越高l l电 子 轨电 子 轨道 运 动道 运 动角 动 量角 动 量大小大小原子轨原子轨道形状道形状电子亚层（电子电子亚层（电子支壳层），同一支壳层），同一电子层对应于电子层对应于l l的的n n个取值分为个取值分为n n个个亚层亚层亚能级，同一主能亚能级，同一主能级对应级对应l l取值分

3、为取值分为n n个亚能级个亚能级j j越大，越大，亚能级越高亚能级越高m m轨道角动轨道角动量在外磁量在外磁场方向分场方向分量的大小量的大小原子轨道原子轨道在空间的在空间的伸展方向伸展方向电子亚层含有不电子亚层含有不同伸展方向的轨同伸展方向的轨道数道数亚能级的分裂，当有亚能级的分裂，当有外磁场存在时，同一外磁场存在时，同一亚能级对应于亚能级对应于m m的取值的取值分裂为分裂为2l2l1 1个间隔更个间隔更小的能级小的能级表表1. n1. n、l l、m m对核外电子状态对核外电子状态(zhungti)(zhungti)的表征意义的表征意义第6页/共42页第七页，共43页。行地、单独地填入简并轨

4、道行地、单独地填入简并轨道 。第7页/共42页第八页，共43页。各层的轨道数为各层的轨道数为n2电子层电子层电子亚层（电子亚层（s.p.d.f.g）不同轨道不同轨道 s亚层亚层 1个轨道个轨道 p亚层亚层 3个，个，px,py,pz d亚层亚层5个，个， dxy,dyz,dzx,dz2,dx2-y2f亚层亚层 7个，个，g亚层亚层 9个个第8页/共42页第九页，共43页。第9页/共42页第十页，共43页。热能热能(rnng)透射透射I0散射散射X X射线射线第10页/共42页第十一页，共43页。荧光荧光X X射线（能级差），产生光电效应，射线（能级差），产生光电效应，X X射线波长必须小于吸收

5、限射线波长必须小于吸收限kk。能级差能级差为为周围某壳层上电子吸收受激逸出周围某壳层上电子吸收受激逸出成为二次电子成为二次电子俄歇电子俄歇电子吸 收吸 收X X光光子子失去失去内层内层电子电子外 层 电 子外 层 电 子填充放能填充放能能级能级(nng(nngj)j)跃跃 迁迁第11页/共42页第十二页，共43页。第12页/共42页第十三页，共43页。第13页/共42页第十四页，共43页。第14页/共42页第十五页，共43页。第15页/共42页第十六页，共43页。第16页/共42页第十七页，共43页。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 X射线管剖面示意图射线管剖面

6、示意图第17页/共42页第十八页，共43页。第18页/共42页第十九页，共43页。第19页/共42页第二十页，共43页。0（ 回车键）第20页/共42页第二十一页，共43页。第21页/共42页第二十二页，共43页。第22页/共42页第二十三页，共43页。第23页/共42页第二十四页，共43页。第24页/共42页第二十五页，共43页。第25页/共42页第二十六页，共43页。第26页/共42页第二十七页，共43页。K态（击走K电子(dinz)）L态（击走L电子(dinz)）M态（击走M电子(dinz)）N态（击走N电子）击走价电子中性原子WkWlWmWn0原子的能量（任意键）第27页/共42页第二

7、十八页，共43页。 由能级知由能级知KK辐射光子能量大于辐射光子能量大于KK光子，但因光子，但因K K层与层与L L层为相邻能级，层为相邻能级，L L填充几率大填充几率大，故实际，故实际KK强度约为强度约为KK强度的强度的5 5倍。倍。 同理，同理，L L层电子被激发而产生的特征层电子被激发而产生的特征X X射线称为射线称为L L系辐射或系辐射或L L系射线，系射线，L L层内不同亚层内不同亚能级电子向能级电子向K K层跃迁所发射的层跃迁所发射的K1K1和和K2K2的关系是的关系是 K1 K1K2K2， IK12IK2 IK12IK2 对于对于(duy)(duy)多重线系，如多重线系，如L2L

8、2及及L3L3层电子向层电子向K K层跃迁，形成的层跃迁，形成的KK有如下关系有如下关系 K K2/3K1+1/3K22/3K1+1/3K2第28页/共42页第二十九页，共43页。第29页/共42页第三十页，共43页。 6 6）标识谱的强度）标识谱的强度(qingd)(I(qingd)(I特特) )随管电压随管电压(V)(V)和管电流和管电流i i的提高而增大的提高而增大 其关系的实验公式为：其关系的实验公式为： I I特特KiKi（V V工作工作VnVn）m m K K常数常数 m m常数，常数，K K系系m m，L L系系m m2 2 Vn Vn标识谱的激发电压，对标识谱的激发电压，对K

9、K系，系，VnVnVKVK第30页/共42页第三十一页，共43页。第31页/共42页第三十二页，共43页。 X X射线与物质发生相互作用后，内容和过程射线与物质发生相互作用后，内容和过程(guchng)(guchng)复杂，然就其能量转换而言，一束复杂，然就其能量转换而言，一束X X光通过物质时，分为三光通过物质时，分为三部分：散射、吸收、透过。部分：散射、吸收、透过。俄歇电子热能热能透射透射X X射线衰减后的强度射线衰减后的强度I0散射散射X X射线射线电子电子荧光荧光X X射线射线相干的相干的非相干非相干 的的反冲电子反冲电子光电子光电子康普顿效应康普顿效应俄歇效俄歇效应应 光电效光电效应

10、应第32页/共42页第三十三页，共43页。第33页/共42页第三十四页，共43页。第34页/共42页第三十五页，共43页。第35页/共42页第三十六页，共43页。第36页/共42页第三十七页，共43页。阳极靶的选择：阳极靶波长稍大于试样的阳极靶的选择：阳极靶波长稍大于试样的K K吸收限，吸收限，Z Z靶靶ZZ试样试样1 1此时此时(c sh)(c sh)：入射：入射X X射线不在试样上产生荧光射线不在试样上产生荧光X X射线，吸收又最小，减轻衍射线，吸收又最小，减轻衍射花样的背底强度。射花样的背底强度。 第37页/共42页第三十八页，共43页。第38页/共42页第三十九页，共43页。第39页/

11、共42页第四十页，共43页。 吸收限与质量吸收的关系：吸收限与质量吸收的关系： 吸收限由光电效应引起，由于存在吸收限由光电效应引起，由于存在kk，使，使mm随随的变化不连的变化不连续，其间被尖锐的突变分开。续，其间被尖锐的突变分开。 吸收限与原子能级的精细结构对应。吸收限与原子能级的精细结构对应。3 3）复杂）复杂(fz)(fz)物质的质量吸收系数物质的质量吸收系数若由若由n n个元素组成，则个元素组成，则 （mm）jj元素元素j j的质量衰减系数；的质量衰减系数；wjwj元素元素j j的质量分数。的质量分数。 第40页/共42页第四十一页，共43页。第41页/共42页第四十二页，共43页。NoImage内容(nirng)总结会计学。原子轨道离核的平均距离，n越大距离越远。M态（击走M