材料表征基础 课件 2.1 X射线简史和基本性质

§2.1X射线简史和基本性质讲授人：XXX《材料表征基础》战略性新兴领域“十四五”高等教育系列教材X-射线内容提要01020319/20世纪之交的三大实验发现X射线的基本原理和性质X射线的产生1.

19/20世纪之交的三大实验发现3从1895年伦琴发现X射线，到1905年爱因斯坦发表三篇著名论文，这10年左右世纪之交的年代里，发现了一系列具有重大意义的实验：1895年伦琴发现X射线1896年贝克勒尔发现放射性1896年塞曼发现磁场使光谱线分裂1897年J.J.汤姆孙发现电子1898年卢瑟福发现α、β射线1898年居里夫妇发现放射性元素钋和镭1899-1900年卢梅尔等发现热辐射能量分布曲线偏离维恩分布律1900年维拉德发现γ射线1901年考夫曼发现电子质量随速度增加1902年勒纳德发现光电效应基本规律1902年里查森发现热电子发射规律1903年卢瑟福、索迪发现放射性元素的蜕变规律世纪之交物理学的三大发现1.

X射线的发现4伦琴发现X射线（1895年）德国物理学家，1845～1923年发现X射线时，50岁把阴极射线管用黑纸包起来，但是仍然在一段距离之外的荧光屏上发现了感光；用各种物品（书、木板、铝片等）放在放电管和荧光屏之间，仍能穿透。1895年底发表《论新的射线》论文引起了广泛兴趣。1896年，世界上发表了近1000篇关于X射线的研究。X射线发现3个月后，维也纳的医院在外科治疗中首次使用X射线拍片。1901年，伦琴获得首届诺贝尔物理学奖2.

X射线的基本原理和性质51912年，由德国物理学家劳埃

(MaxvonLaue)设计的X射线晶体衍射实验表明，X射线本质上是一种电磁波，波长范围是0.001～10nm。X射线具有波粒二象性，即波动性和粒子性。

波动性：粒子性：

2.

X射线的基本原理和性质6物理性质：穿透性：波长短、能量大、穿透性强，用于透射、摄影、CT医疗检查和工业探伤等荧光：X射线可使物质产生荧光，可用于透射荧光屏、增感屏、闪烁计数器等电离效应、热效应等化学性质：感光作用：用于X射线摄影和工业无损检测。着色作用：脱水作用，使结晶体脱水从而改变颜色。生物特质：X射线对生物组织、细胞具有一定的损伤作用，可以用于医学放射治疗。3.X射线的产生7X射线的产生方法包括离子式冷阴极射线管、电子式热阴极射线管和电子回旋加速器等。X射线发生器的基本原理是加热阴极灯丝发射电子，利用高速运动的电子流轰击金属靶材与其内层电子相互作用而产生的。由X射线管发射出的X射线可分为两种类型：连续X射线：电子流与靶材相互作用时，入射电子损失能量并改变方向，损失的能量以X射线的形式释放出来。其中，绝大多数电子要经过多次碰撞，逐渐消耗自身能量。而电子每一次碰撞便产生一个光子，多次碰撞就会产生多次辐射，这些能量不同的光子就构成了连续X射线谱。3.X射线的产生8连续X射线：当管电压U高于某个阈值电压Uk时，在连续谱的基础上会伴有特征谱，Uk便是开始产生特征谱线的临界电压，也被称为激发电压。不同靶面材料都有自己特定的激发电压值。原子序数Z元素波长/ÅK吸收限波长/ÅK系激发电压/kVKαKα2Kα1Kβ24Cr2.29092.293522.289622.084792.07015.9826Fe1.93731.939911.935971.756541.74337.1027Co1.79021.792791.788901.620731.60817.7128Ni1.65911.661681.657831.500081.48808.2929Cu1.54181.544341.540501.392171.38048.8642Mo0.71070.713540.709260.632250.619820.0特征X射线谱的波长λ与阳极靶的原子序数Z之间的关系遵循莫塞莱定律：

原子序数Z越大，相对应于同一系的特征谱波长λ越短。当电子能量达到一定数值时