X射线谱课件
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材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
X射线谱
2020/10/21
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1
材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
§2.3 X射线谱
一、X射线谱的定义与分类
主
要
二、连续X射线谱
内
容
三、特征X射线谱
2020/10/21
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材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
一、X射线谱的定义与分类
3、X射线的强度
X射线的强度是指垂直X射线传播方向的单位面积 上在单位时间内所通过的光子Leabharlann Baidu目的能量总和。
•单位：
J/cm2.s
• 因素：I=nhυ
n：光子数
hυ：光子能量
2020/10/21
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材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
连续谱形态：管压U，管流i，靶材原子序数Z
U增加，谱线左上移，各波长的强度增加，λ0减小， λm减小。 U增大，单个电子的能量增加所致。
作业：P52, 2.6
2020/10/21
12
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现为强度的提高。
8
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材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
二、 特征X射线谱
当某个具有足够能量的电子将阳极靶的内层电子击出时， 出现空位，系统能量升高，不稳定激发态。较高能级跃迁， 特征X射线谱。
靶材确定，能级差一定，所以特征X射线能量一定，即固定波长。
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材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
原子的壳层模型，电子分布在若干壳层中，如K、L、M、 N...壳层，处在主量子数为n的壳层上，能量值为：
En
Rhc n2
(Z
)2
式中：R、h、c为常数，Z为原子序数，σ称为屏蔽系数。
h n2 n1
En2
En1
Rhc(Z
)2
(
1 n12
1 n22 )
1
K2(Z
)
莫赛莱定律
2020/10/21
10
i增加，谱线上移，各波长强度一致提高，但 λ0 、λm不变。U不变i增大，电子能量不变，密 度增加。
共性：波长限λ0，谱线向 沿波长方向延伸，强度有 最大值，对应λm。
2020/10/21
Z提高，谱线上移，强度增加， 但λ0 、λm不变。U、i不变， 电子能量、密度都未变，但 是Z提高，原子壳层增加，被 电子激发产生X射线的几率 增加，X光子数量增加，表
1、定义 X射线谱指的是X射线的强度随波长变化的关系曲线。
2、分类 由X射线管发射出来的X射线可以分为两
种类型： (1)连续（白色）X射线（连续辐射） (2)特征（标识）X射线（特征辐射)
材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
二、X射线连续谱
具有连续波长的X射线，构成连续X射线谱，它和可见光相似， 亦称多色X射线。
10
K系辐射
材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
L系辐射
h K WK WL
h K WK WM h K WK WN
K K K
(L K) (M K) (N K)
特征峰Kα、Kβ
2020/10/21
11
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材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
课堂小结
1、分类：连续谱和特征谱 2、连续谱产生机理 3、特征谱产生机理
2020/10/21
➢ 产生机理 ➢ 短波限 ➢ X射线强度
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材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
1、产生机理
（1）能量为eU的电子与阳极靶的原子碰撞时，碰撞一
次产生一个能量为hυ的光子，这样的光子流即为X射线。
（2）单位时间内到达阳极靶面的电子数目是极大量的， 绝大多数电子要经历多次碰撞，产生能量各不相同的辐射， 因此出现连续X射线谱。
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材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
2、短波限
连续X射线谱在短波方向有一个波长极限，称为短波限 λ0。它是由电子一次碰撞就耗尽能量所产生的X射线。它 只与管电压有关，不受其它因素的影响。
eU hmax
hc
0
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•定义
材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
X射线谱
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材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
§2.3 X射线谱
一、X射线谱的定义与分类
主
要
二、连续X射线谱
内
容
三、特征X射线谱
2020/10/21
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材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
一、X射线谱的定义与分类
3、X射线的强度
X射线的强度是指垂直X射线传播方向的单位面积 上在单位时间内所通过的光子Leabharlann Baidu目的能量总和。
•单位：
J/cm2.s
• 因素：I=nhυ
n：光子数
hυ：光子能量
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材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
连续谱形态：管压U，管流i，靶材原子序数Z
U增加，谱线左上移，各波长的强度增加，λ0减小， λm减小。 U增大，单个电子的能量增加所致。
作业：P52, 2.6
2020/10/21
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现为强度的提高。
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材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
二、 特征X射线谱
当某个具有足够能量的电子将阳极靶的内层电子击出时， 出现空位，系统能量升高，不稳定激发态。较高能级跃迁， 特征X射线谱。
靶材确定，能级差一定，所以特征X射线能量一定，即固定波长。
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材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
原子的壳层模型，电子分布在若干壳层中，如K、L、M、 N...壳层，处在主量子数为n的壳层上，能量值为：
En
Rhc n2
(Z
)2
式中：R、h、c为常数，Z为原子序数，σ称为屏蔽系数。
h n2 n1
En2
En1
Rhc(Z
)2
(
1 n12
1 n22 )
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K2(Z
)
莫赛莱定律
2020/10/21
10
i增加，谱线上移，各波长强度一致提高，但 λ0 、λm不变。U不变i增大，电子能量不变，密 度增加。
共性：波长限λ0，谱线向 沿波长方向延伸，强度有 最大值，对应λm。
2020/10/21
Z提高，谱线上移，强度增加， 但λ0 、λm不变。U、i不变， 电子能量、密度都未变，但 是Z提高，原子壳层增加，被 电子激发产生X射线的几率 增加，X光子数量增加，表
1、定义 X射线谱指的是X射线的强度随波长变化的关系曲线。
2、分类 由X射线管发射出来的X射线可以分为两
种类型： (1)连续（白色）X射线（连续辐射） (2)特征（标识）X射线（特征辐射)
材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
二、X射线连续谱
具有连续波长的X射线，构成连续X射线谱，它和可见光相似， 亦称多色X射线。
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K系辐射
材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
L系辐射
h K WK WL
h K WK WM h K WK WN
K K K
(L K) (M K) (N K)
特征峰Kα、Kβ
2020/10/21
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材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
课堂小结
1、分类：连续谱和特征谱 2、连续谱产生机理 3、特征谱产生机理
2020/10/21
➢ 产生机理 ➢ 短波限 ➢ X射线强度
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材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
1、产生机理
（1）能量为eU的电子与阳极靶的原子碰撞时，碰撞一
次产生一个能量为hυ的光子，这样的光子流即为X射线。
（2）单位时间内到达阳极靶面的电子数目是极大量的， 绝大多数电子要经历多次碰撞，产生能量各不相同的辐射， 因此出现连续X射线谱。
2020/10/21
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材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）
2、短波限
连续X射线谱在短波方向有一个波长极限，称为短波限 λ0。它是由电子一次碰撞就耗尽能量所产生的X射线。它 只与管电压有关，不受其它因素的影响。
eU hmax
hc
0
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•定义
材 料 科 学 研 究 方 法（20xx年春季）