x-ray操作中文手册_060911_V1.1

2d sinϑ = n λ
(2)
（d = 晶格间距； n = 衍射级）
假设 d 已知 X-射线的能量可通过掠射角ϑ 求出，ϑ 可
从光谱中获得，其关系如下：
E = h ⋅ f = hc / λ
(3)
结合公式（3）和公式（2），我们可知：
E = (n ⋅ h ⋅ c) /(2 ⋅ d ⋅ sinϑ)
(4)
同的能量。
设备的搭建和步骤 如图 Fig.1 所示搭建实验设备。在 X-射线的射出管 端 固 定 光 阑 管 (1mm 直 径 的 管 子 使 用 LiF 晶 体,2mm 直径的管子使用 KBr 晶体)。 关闭 X-射线装置,将计数器和角度计连接到实验设 备中的基区板上合适的插座中去。调整角度计，同 晶体分析仪一起放在中间,设置计数管右侧止动。
KBr analyzer(Fig.5)
n=1
13.5 Kα 8.059
12.3 K β 8.831
n=2
28.0 Kα 8.015
25.1 K β 8.870
n=3
44.6 Kα 8.038
39.3 K β 8.911
n=4
69.4 Kα 8.039
57.6 K β 8.893
Fig. 5: 铜的 X-射线的强度作为掠射角的函数；
Monochromatization of copper X-rays
25
7 钼 X-射线的 Kα 线的二重分裂/精细结构
Kα doublet splitting of molybdenum X-rays /fine
structure
29
8 铁 X-射线的 Kα 线的二重分裂/精细结
Kα doublet spilitting of iron X-rays / fine structure 33
X-rays investigation of cubic crystal structure /
Debye-Scherrer powder method
59
15 六角晶体的 X-射线调查 /德拜—谢勒粉末法
X-rays investigation of hexagonal crystal structure /
9 杜安－亨特位移定律和普朗克常数
Duane-Hunt displacement law and Planck’s
“quantum of action”
37
10 不同阳极物质的 X-射线特征线/莫塞莱定律；里
德伯频率和屏蔽常数
Characteristic X-rays lines of different anode
不要将计数器长时间的暴露在原辐射下 Fig 2: 铜的能级（z=29）
Fig.1Bx-RAY 测量软件的绘制界面 Fig.1Bx-RAY 测量软件的绘制界面
原理和计算 当原高理能和电计子算撞击 X-射线管的金属板的阳极时,持续 能当量高分能布电的子X撞-射击线X就-射产线生管了的（金也属叫板轫的致阳辐极射时）,。持这续 些能能量量分并布不的是X取-射决线于就正产极生电了压（，对也阳叫极轫物致质辐是射特）。殊这 的些，能就量是并所不谓是的取决X-于射正线极的电特压征，谱对线阳在极连物续质区是域特的殊 叠的加，。就其是产所生谓如的下，X-例射如线，的一特个征电谱子线碰在撞连到续区K域层的 的叠阳加极。原其子产，生可如以下电，离例出如该，原一子个。电该子层碰上撞所到造成K的层 空的穴阳被极高原能子级，的可电以子电所离填出满该。原释子放。到该退层避上进所程造中成的的 能空量穴可被以高传能输级到的特电殊子的所正填极满原。子释的放到X-退射避线进中程。中的 如能F量ig可.2以所传示输为到铜特原殊子的的正能极级原图子表的。特X有-射的线X中-射。线 产如生F于ig从.2 L所-示﹥为K 铜或原者子从的M能-级﹥图K表的。跃特迁有，的分X别-射叫线 做产K生α于和从KLβ-线﹥。K由或于者量从子M力-学﹥的K规的则跃M迁1-，﹥分K别和叫 L做1-﹥KKα 的和跃K迁β 线不。能由发于生量。子力学的规则 M1-﹥K 和
materials/ Moseley’s Law; Rydberg frequency
and screening constant
41
11 X-射线的吸收
Absorption of X-rays
45
12 K 和 L 的 X-射线的吸收限/莫塞莱定律和里德伯 常 数 K and L absorption edges of X-rays
Debye-Scherrer powder method
63
16 晶体结构的 X-射线研究 / 劳厄法
X-rays investigation of crystal structure / Laue
method
67
17 X-射线德康普顿散射
Compton scattering of X-rays
71
目录 Contents
Page
1 铜的 X-射线的特性
Characteristic X-rays of copper
5
2 钼的 X-射线的特性
Characteristic X-rays of molybdenum
9
3 铁的 X-射线的特性
Characteristic X-rays of iron
13
object which cannot be seen
81
1
2
Characteristic X-rays of copper
铜的 X-射线的特性
1
相关主题 X-射线管,轫致辐射,标识辐射,能级,晶体结构,晶格 常数,吸收,吸收边沿,干涉,布拉格方程,衍射级。
原理和任务 使用不同的单晶分析由铜的阳极射出的 X- 射线 谱，将其结果用图形描绘。由不同衍射角的位置， 可以确定特征谱线的能量。
4 X-射线的强度是阳极电流和阳极电压的函数
The intensity of characteristic X-rays as a function
of anode current and anode voltage
17
5 钼的 X-射线的单色化
Байду номын сангаас
Monochromatization of molybdenum X-rays 21 6 铜的 X-射线的单色化
11416.97 1 07363.01 2 07363.04 2
14407.61 1 14602.00 1
实验问题 1. 将在最大的正电流和正电压处，从铜的阳极发
射出的 X-射线强度作为布拉格角的函数纪录, 使用 LiF 作为分析器。
2. 重复第 1 步,使用 KBr 单晶体作为分析器。 3. 计算铜的特征线的能量值,比较铜的能级的不
18 X-射线的剂量测定
X-rays dosimetry
75
19 带有血管样式的模型（核子）造影剂试验
Constrast medium experiment with a blood vessel
model
79
20 不可见物体的长度和位置的确定
Determination of the length and position of an
实验设备 X-射线基本装置，35kV X-射线装置的角度计,35kV 插入模块 铜 计数器 B 型 锂的氟化物晶体 溴化钾晶体
09058.99 1 09058.10 1 09058.50 1 09005.00 1 09056.05 1 09056.01 1
纪录设备： XYt 型纪录仪器 连接线, 100cm, 红色 连接线, 100cm, 蓝色 或者 X-射线装置的软件, 35kV 数据线, 插座, 9 针
KBr（100）单晶体用作布拉格分析器
5
Characteristic X-rays of copper
铜的 X-射线的特性
1
从表中获取能量值，特征线的能量平均值
EKα = 8.028keV 和 EKβ = 8.867keV。所有这些实
验数值和对应的理论值相差不到 1%（见 Fig.1 和 Fig.2）。 计算值的改变有可能是使用一个光谱的特有的铜 的 X-射线去推导另外一个光谱的晶格常数。 Fig.6 中的轫致辐射在小角度 8.0°和 16.3°有一个 明显的下降。这个下降相当于理论上所预期的溴化 物的 K 在第一和第二衍射级的吸收边沿上的能量
/Moseley’s Law and the Rydberg constant
51
13 从不同方向检测 NaCl 单晶的结构
Examination of the structure of NaCl monocrystals
with different orientations
55
14 立方晶体的 X-射线调查 / 德拜—谢勒粉末法
光谱纪录需要下列设置 — 自动耦合模式 — 门时间 2s;角度步进宽度 0.1° — 扫描范围 3°-55°,使用 LiF 晶体,扫描范围
3°-75°,使用 KBr 晶体。 — 阳极电压 UA=35kV, 阳极电流 IA=1mA
当用 XY 型记录器纪录光谱时,将 Y 连接到 X-射线 基础装置单元的模拟输出端口(Imp/s),相应的,将 X 端输入连至模拟输出端，用于测定晶体角度(选 择按钮在输出位置时，为晶体角度选择模拟信号)。 当计算机用于纪录仪器时,通过 SUB-D 插座与 X射线基本装置相连。
L1-﹥K 的跃迁不能发生。
4
Characteristic X-rays of copper
铜的 X-射线的特性
1
相应地，带有如下能量的 Cu 的特征线能被计算出 （Fig.2）:
EKα = EK − 1/ 2(EL2 + EL3 ) = 8.038keV (1)
EKβ = EK − EM 2.3 = 8.905keV
5．（选选择择参你数要设用置的按晶照体FKigB.r1a或. 按Li下F）继续按钮（选择 13． 你要关用闭的安晶全体门KBr 或 LiF） 146． 关闭开安始全测门量见（Fig.1b） F7ig．.1a开记始录测软量件见的（测F量ig.参1b数）
Fig.1a 记录软件的测量参数
注意 不注要意将计数器长时间的暴露在原辐射下。
Fig.4 所示，将已经明确定义的线叠加到轫致辐射
连续区域上,这些线的角度是不随正极电压的改
变而改变的。这些线就是铜线的特征谱线。第一
对特征线就是第一衍射级(n=1)，第二对就是第二
衍射级 n=2。当用 KBr 单晶体取代用来分析铜的
X-射线光谱的 LiF 单晶体时，布拉格散射在第四
衍射级（n=4）同样适用(Fig.5)。被附加到 Fig.4
Fig 1: 分析 X-射线的实验仪器的组装
3
Characteristic X-rays of copper
铜的 X-射线的特性
1
当 PC 被用来记录光谱时，参数设置如下： 8．当 打PC开被X用-R来A记Y 录基光本谱单时元，的参开数关设置如下： 9．1．打打开开安X全-R门A（Y 检基查本记单数元管的的开位关置） 102． 打开用安全RS门23（2 检连查接记X数-R管A的Y 位基置本）单元到 PC 的
3．C用OMR1SC23O2M连2 接或 XU-SRBAY接基口（本使单用元到RSP2C32的的CUOSMB 1 转C接OM头2进或行U连S接B 。接口（使用 RS232 的 USB 转接头
11． 进行打连开接测。量软件选择规格→X-RAY 设备 124． 打开选测择量参软数件设选择置规按格照→FXig-.R1Aa.Y按设下备继续按钮
Kα *是 Kα 1 和 Kα 2 的平均值。 可以通过单晶体来对多色辐射的 X-射线进行分析。当
波长为λ的 X-射线以小于掠射角ϑ 射入单晶体时，在
如下所示的条件下,相长干涉发生在散射后，即由格点 反射的部分光波其路程差为一个或多个波长时 （Fig.3）。 Fig.3：晶体的布拉格散射
这种情况可以被布拉格公式解释为：
的那些结构是由于 KBr 单晶体的较高的晶格常数
造成的。
铜的特有的 X-射线的能量值列于下表中，用于公
式（4）中的计算。
结论表
LiF analyzer(Fig.4) n=1
n=2
ϑ /o Line Eexp/keV
22.6 20.4 50.2 43.9
Kα 8.009 K β 8.830 Kα 8.012 K β 8.878
Fig .4: 铜的 X-射线的强度作为掠射角的函数；LiF （100）单晶体用作布拉格分析器
普朗克常量 光速 晶格常数 LiF(100) 晶格常数 KBr(100) 等量
h
=6.6256·10-34Js
c
=2.9979·108m/s
d
=2.014·10-10m
d
=3.290·10-10m
1eV =1.6021·10-19J