第一章-X射线物理学基础

X射线的物理学基础X射线有什么性质，本质是什么？波长为多少？与可见光的区别？X射线性质：(1)X射线穿透物质时可被吸收；(2)原子量及密度不同的物质，对X射线的吸收不同；(3)轻原子物质对X射线来说几乎是透明的，而重元素物质对X射线的吸收非常显著；(4)可穿透不透明的物质。本质：属于电磁波。X射线的波长：大约在0.01~100Å之间。X射线和可见光本质上同属于电磁波，只不过彼此占据不同的波长范围而已；X射线虽然和可见光一样（没有静止质量，但有能量），与光传播有关的一些现象（如反射、折射、散射、干涉、以及偏振）都会发生，但由于相对可见光而言，X射线的波长要短得多（光量子的能量相应要高得多），上述物理现象在表现方式上与可见光存在很大的差异。不能象可见光一样使X射线会聚、发散、和变向，使得X射线无法制成显微镜！什么是X射线管的管电压、管电流？它们通常采用什么单位？数值通常是什么？X射线的管电压：加载到阴极和阳极侧之间的电压。（KV），50KVX射线的管电流：在阴阳两极电场作用下，向阳极运动，形成的电流。（mA）50mAX射线的焦点与表观焦点的区别与联系？焦点：阳极靶表面被电子束轰击的地方，正是这个区域发射X射线。对于长方形焦点的X射线管，引出窗口很重要。对着焦点长边开设的窗口发射出X射线的表观焦点为线状（称为线焦斑），其强度较弱，但其水平发散度小，分辨率较高，线性较好，粉末衍射仪多采用线焦斑；对焦点短边开设的窗口发射出的X射线的表观焦点则为正方形（称为点焦斑），强度较高，可使衍射线明锐，适合于织构测定及德拜、劳埃照相场合。X射线有几种？产生不同X射线的条件是什么？产生的机理是怎样的？晶体的X射线衍射分析中采用的是哪种X射线？硬X射线：波长较短的硬X射线能量较高，穿透性较强，适用于金属部件的无损探伤及金属物相分析。用于金属探伤的X射线波长约为0.1~0.005nm或者更短，而用于晶体结构分析的X射线波长约在0.25~0.05nm之间。软X射线：波长较长的软X射线能量较低，穿透性弱，可用于医学和非金属的分析。X射线的管电压。高速电子束轰击阳极靶面时只1%的能量转换为X射线。特征X射线，连续X射线与X射线衍射的关系？特征X射线用于多晶衍射；连续X射线用于单晶衍射。什么是同一线系的特征X射线？不同线系的特征X射线的波长有什么关系？同一线系的特征X射线的波长又有什么关系？同一线系的特征X射线：电子跃迁到同一个能层产生的X射线。。。什么是临界激发电压？为什么存在临界激发电压？

刚好激发特征谱的临界管压称为临界激发电压。要使内层电子受激发，必须施加大于或等于其结合能得能量，才能使其脱离轨道，从而产生特征X射线，而要施加的最低能量，就存在一个临界激发电压。什么是、射线？其强度与波长的关系？在K系辐射过程中，当K层的空位被L层的电子填充时，则产生特征辐射；当K层的空位被M层的电子填充时，则产生特征辐射。强度大，波长短；强度小，波长长。9、为什么我们通常只选用Cr、Fe、Co、Ni、Mo、Cu、W等做阳极靶，产生特征X射线的波长与阳极靶的原子序数有什么关系？阳极靶多采用高熔点金属。靶材的原子序数Z的增大，同一系的特征谱波长变短。什么是相干散射、非相干散射？它们各自还有什么名称？相干散射与X射线衍射的关系？物质中的电子在X射线电场的作用下，产生强迫振动，这样每个电子在各方向产生与入射X射线同频率的电磁波，这种散射就是相干散射（相互干涉）。X射线光子与束缚力不大的外层电子或自由电子碰撞时电子获得一部分动能成为反冲电子，X射线光子离开原来方向，能量减小，波长增加，因减少的能量不同，散射波的波长不同不会发生相干现象，故称非相干散射。11、短波限、吸收限，激发限如何计算？注意相互之间的区别与联系.短波限：X射线管不同管电压下的连续谱存在的一个最短波长值。吸收限：λk是为激发被照射物质产生K系荧光辐射，入射X射线须具有的波长的临界值，一般称之为被照射物质大量吸收X射线的吸收限。激发限：从激发光电效应对应的入射波长。，是激发限，v是激发频率。12、什么是X射线的真吸收？比较X射线的散射与各种效应？真吸收：由于光电效应、俄歇电子、热效应而消耗的那部分入射X射线能量称为对X射线的真吸收。13、什么是二次特征辐射？其与荧光辐射是同一概念吗？与特征辐射的区别是什么？X射线激发产生的特征辐射称为二次特征辐射。二次特征辐射本质上属于光致发光的荧光现象，故也称这种辐射为荧光辐射。区别：特征辐射是将内层电子击出到电子未填满的外层，二次电子是光子将内层的电子击出。14、什么是俄歇电子与俄歇效应，及与二次特征辐射的区别？原子的K层电子被X射线击出后，处于激发态，当L层的电子向K层跃迁时，将释放出ΔE=Ek-El能量，这个能量可以用荧光X射线的形式释放，也可以被原子内部的某个电子（内层或者外层）所吸收，使这个电子受激发而逸出原子成为自由电子，这就是俄歇效应，这个电子就是俄歇电子。电子成为自由电子和光电子。能量的高低不同。15、反冲电子、光电子和俄歇电子有何不同？X射线光子与束缚力不大的外层电子或自由电子碰撞时电子获得一部分动能成为反冲电子。当入射X射线的光量子的能量足够大时，同样可以将原子内层电子击出，这就是光电效应。被击出的电子称为光电子。原子的K层电子被X射线击出后，处于激发态，当L层的电子向K层跃迁时，将释放出ΔE=Ek-El能量，这个能量可以用荧光X射线的形式释放，也可以被原子内部的某个电子（内层或者外层）所吸收，使这个电子受激发而逸出原子成为自由电子，这就是俄歇效应，这个电子就是俄歇电子。在X射线与物质相互作用的信号中，那些对我们进行晶体分析有益？那些有害？非相干散射和荧光辐射对X射线衍射产生那些不利影响？X射线与物质的相互作用包括二个方面，分别是物质对X射线的散射、物质对X射线的吸收。X射线的散射包括相干散射和非相干散射；X射线吸收主要是指荧光辐射和俄歇效应。有益：相干散射、俄歇效应有害：非相干散射、荧光散射荧光辐射对X射线衍射分析是有害的，它增加衍射花样的背底，但它是X射线光谱或能谱分析的基础！非相干散射会增加连续背影，给衍射图象带来不利的影响，特别对轻元素。线吸收系数与质量吸收系数的意义。并计算空气对的质量吸收系数和线吸收系数（假如空气中只有质量分数80%的氮和质量分数为20%的氧，空气的密度为1.29X10^-3g/cm^3）线吸收系数表明物质对X射线的吸收特性，即X射线通过单位厚度（即单位体积）物质的相对衰减程度。质量吸收系数：X射线通过单位面积、单位质量物质后的强度的相对衰减量。阳极靶与滤波片的选择原则是怎样的？实践表明，选择靶材的原则是：Z靶≤Z样+1；Z靶>>Z样滤波片：1：Z靶＜40时，Z滤＝Z靶-1；2：Z靶＞40时，Z滤＝Z靶-2推导出X射线透过物质时的衰减定律，并指出个参数的物理意义？实验表明，当X射线经过深度为x处的dx厚度的物质时，其强度的相对衰减与成正比：（负号表示与符号相反）对上式积分（积分区间是0-t）当采用厚度为t的滤