近代物理之X射线.pptx

1、,X射线应用小探讨,组员：李春、鲁兴林、何俊强,一、X射线的发现及特征,1、 X射线的发现及发展 2、 X射线的特征 3、 X射线的应用领域,1、X射线的发现及发展,世界第一张X光照片伦琴夫人手骨,威廉康拉德伦琴,1909年，巴克拉（Barkla) 发现，X射线与产生X射线的物质（靶）的原子序数（Z）有关，由此发现了标识X射线，并认为此X射线是原子内层电子跃迁产生。 19081909年，德国物理学家Walte.Pohl，将X射线照金属（相当于光栅），产生了干涉条纹。 1910年，Ewald发现新散射现象，劳埃由此得出：散射间距（即原子间距）近似于1数量级。 1912年，劳埃提出非凡预言：X射线

2、照射晶体时，将产生衍射。随后，为解释衍射图象，提出了劳埃方程； 1913年，布拉格父子导出了简单实用的布拉格方程； 随后，厄瓦尔德把衍射变成了图解的形式：厄瓦尔德图解； 19131914年，莫塞莱定律的发现，并最终发展成为X射线光谱分析及X射线荧光分析。 1916年开始应用X射线粉晶方法，1924年建立 X射线物相分析方法。,X射线的本质及产生,X射线的本质： X射线(伦琴射线) 是一种电磁波，波长0.01-100 (用于晶体分析的X射线波长介于0.5-2.3 ），可见光的波长大致在3900-7700 之间，故X线的波长比可见光的短得多。 包括可见光和X射线在内的所有电磁辐射都具有波粒二象性波

3、动性和粒子性的双重性质，既可看成是一种波动，具有一定波长和频率，又可看成是一种以光速c运动的粒子集团光子（量子）流，每个光子都具有一定的能量，即： =h=hc/,X射线的产生： 高速运动着的电子突然被阻止时，伴随着电子动能的消失或转化，会产生X射线。因此，要获得X射线，必须满足以下条件：产生并发射自由电子的电子源，如加热钨丝发射热电子（电流3-4安培）；在真空中（一般为10-6mmHg），使电子作定向的高速运动；在高速电子流的运动路程上设置一障碍物（阳极靶），使高速运动的电子突然受阻而停止下来。这样，靶面上就会发射出X射线。 X光管工作原理：高速运动的电子与物体发生碰撞时，发生能量转换，电子的

4、运动受阻失去动能，其中一小部分（1%左右）能量转变为X射线的能量产生X射线，绝大部分能量转变成热能使物体（靶）温度升高。,X射线管：管压10-6mm汞柱, ，高压30-50KV。,2、 X射线的特征,（1）肉眼看不到，但能使某些物质（铂氰化钡）发出可见荧光；具有感光性，使照相底片感光；具激发本领，使气体电离； （2）具有强穿透性，即能透过可见光不能透过的物体； （3）具直射性，在电场和磁场中不偏转，通过物体时无反射、折射现象，通过普通光栅不引起衍射； （4）对生物具有很厉害的生理作用，可杀死白细胞。,3、 X射线的应用领域,1、 X射线物相分析法作为一种有效的分析手段，在地质、土壤、冶金、石油

5、、化工、高分子物质、药物、建材、陶瓷及纺织、食品工业等许多领域中得到广泛的应用。 2、我国在二十世纪三十年代开始使用医用X射线。,二、X射线的应用,1、X射线透视技术 2、X射线在矿物鉴定上的应用,1、X射线透视技术,依据：X射线能透过可见光不能透过的物体，且随物质密度的不同，X射线所能透过的程度也不同。目前广泛应用于医学和机械的无损探伤等工艺上。 特点：波长短（0.01），能量大为硬射线，它穿透物质的能力强，相对而言不易被人体组织所吸收。,电子计算机X射线断层扫描技术,英文全称：electronic computer X-ray tomography technique CT是一种功能齐全的

6、病情探测仪器，它是电子计算机X射线断层扫描技术简称。 CT的工作程序是这样的：它根据人体不同组织对X线的吸收与透过率的不同，应用灵敏度极高的仪器对人体进行测量，然后将测量所获取的数据输入电子计算机，电子计算机对数据进行处理后，就可摄下人体被检查部位的断面或立体的图像，发现体内任何部位的细小病变。,CT机,A,B,C,A. 脑部图片 B. 这个人很惨，正在做CT C. 发炎的骨骼关节,颈部淋巴转移CT图,2、X射线在矿物鉴定上的应用,注意，注意， 这是重点 精彩现在开始！,物相分析的基本原理,理论依据 任何一种结晶物质都具有特定的晶体结构，在一定波长的X射线照射下，每种晶体物质都给出自己特有的衍

7、射花样。 不可能存在化学成分和衍射花样完全相同的两种不同物质。由不同物质组成的混合物的衍射花样是混合物中各物相衍射花样的机械叠加。 物相分析是针对结晶物质而言的。,射入晶体后产生的现象,二次射线 （1）相干散射（古典散射） 入射X射线使晶体中电子振动产生的二次射线，与入射X射线的波长相等，结构分析采用。 （2）不相干散射（量子散射或康普顿散射） 入射X射线的光子与原子外层电子相碰，将一部分能量传给电子，电子以一定能量飞出原子之外。其波长比入射X射线的波长要长些。 （3）荧光散射（特征散射） 入射X射线激发了晶体原子中电子而产生的二次射线，其波长随晶体中原子种类而异。是X射线荧光光谱定性、定量分析的基础，可测矿物中Zr, Hf, Th, U等的含量，但在结构中，只产生不希望的背景。,反冲电子：具有一定能量的入射光子，与物质内部束缚很松的电子(自由电子)碰撞后，丢失一部分能量并沿一定角度散射。获得能量的电子便与入射光子方向成一定角度方向运动，该电子称为康普顿电子。,光电子：光