连续X射线谱
材料分析测试方法名词解释
名词解释1、连续X 射线谱：由波长连续变化的X 射线构成，也称白色X 射线或多色X 射线。
2、短波限：连续X 射线谱在短波方向的最短波长，即光子一次碰撞就耗尽能量所产生的X 光子的波长，称为短波限λ0。
3、吸收限：指X 射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量，如入射光子的能量必须大于或等于将K 电子从无穷远移至K 层时所做的功W ，称此时的光子波长λ为K 系的吸收限。
4、X 射线强度：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数目的能量总和。
5、特征X 射线谱：由一定波长的若干X 射线叠加在连续谱上构成，也称单色X 射线和标识X 射线。
6、特征X 射线：原子内层电子受到激发后，在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和波长的一种电磁波。
7、光电效应：光与物质相互作用产生电子的现象。
X 射线与物质的相互作用可以看成是X 光子与物质中原子的相互碰撞。
当X 光子具有足够能量时，可以将原子内层电子击出，该电子称为光电子。
原子处于激发态，外层电子向内层空位跃迁，多余能量以辐射方式释放，即二次特征X 射线或荧光X 射线。
这一过程即为X 射线的光电效应。
8、倒易点阵：在晶体点阵（正点阵）基础上按一定对应关系构建的一个空间点阵。
方向—倒易基矢垂直于正点阵中异名基矢构成的平面长度—倒易基矢与正点阵矢量间是倒数关系9、倒易矢量：由倒易原点指向任意倒易阵点的方向矢量。
10、布拉格方程：d -衍射晶面间距；θ-掠射角；λ-入射线波长；n -反射级数11、反射球：以波矢量大小的倒数（1/λ）为半径,作一个球面,从球心向球面与倒易点阵的交点的射线为波的衍射线,这个球面称为反射球，也称厄瓦尔德球。
12、倒易球：多晶体由很多小晶粒（亚晶粒）构成，这些晶粒在空间的取向各不相同。
这些取向不同的晶粒中同名的（HKL ）晶面对应的倒易矢量的长度都为1/dHKL ，对应的倒易点在空间构成一个半径为1/dHKL 的球，即倒易球。
x射线连续谱产生机理
x射线连续谱产生机理今天咱们来聊一聊特别神奇的X射线连续谱是怎么产生的呀。
想象一下，在一个超级小的世界里，有好多特别特别小的粒子在跑来跑去呢。
就像我们在操场上玩耍的小伙伴一样。
这里面有电子，电子就像一个个调皮的小弹珠。
在X射线产生的地方，有一个很热很热的东西，就像特别特别热的小火球一样。
这个小火球会让那些电子变得特别兴奋，就好像给它们打了一针强心剂。
这些电子就像得到了超级能量，然后开始疯狂地跑起来啦。
这些获得了能量的电子呀，就朝着一个有很多原子的地方冲过去。
原子呢，就像一个个小小的城堡一样。
电子冲向原子城堡的时候，就会发生特别奇妙的事情。
当电子靠近原子城堡的时候，它会突然改变自己的路线，就像我们玩弹珠的时候，弹珠撞到了一个小障碍物，然后就弹到别的方向去了。
这个时候呀，电子就会损失一部分能量。
这部分能量不会消失不见哦，它就变成了X射线。
可是呢，每个电子损失的能量都不太一样。
就像每个小伙伴在操场上玩耍的时候，消耗的体力不一样。
有的电子可能损失的能量多一点，有的可能少一点。
所以呀，产生的X射线的能量就有各种各样的，这样就形成了连续谱。
给大家举个例子呀，就像我们画画的时候，用不同颜色的彩笔可以画出五颜六色的画。
这里呢，不同能量的X射线就像不同颜色的彩笔，它们一起就构成了像彩虹一样的连续谱。
还有一个小故事呢。
有一个小科学家，他在研究这个X射线连续谱的时候呀，就像在探索一个神秘的宝藏。
他发现电子的这种疯狂冲刺和能量变化就像一场魔法表演。
电子们在原子城堡周围蹦来跳去，不断地把自己的能量变成X射线，然后就出现了连续谱这个神奇的现象。
我们生活中也能用到X射线连续谱呢。
比如说在医院里，医生叔叔阿姨用的一些设备就和这个有关。
就像给我们的身体拍照片一样，X射线连续谱可以帮助医生看到我们身体里面的情况，看看有没有小怪兽（疾病）藏在里面呢。
所以呀，X射线连续谱的产生就是这些调皮的电子和原子城堡之间发生的有趣故事的结果。
是不是很神奇呀？。
连续x射线谱和特征x射线谱产生机理
连续x射线谱和特征x射线谱产生机理X射线是一种电磁波，由于其具有穿透力强、能量较高等特性被广泛应用于物质的结构分析、医学成像等领域。
X射线谱是研究X射线特性的重要手段之一，其中连续X射线谱和特征X射线谱是比较重要的两种。
本文将介绍连续X射线谱和特征X射线谱的产生机理以及其应用。
一、连续X射线谱连续X射线谱是指当高速电子与物质相互作用时产生的 X射线谱线没有明显的断裂，而是连续分布在一定范围内的谱线。
这种连续的谱线成为连续X射线谱。
连续X射线谱通常分布在低能区（低于100 keV），其产生机理如下：1. 电子撞击产生连续X射线谱的产生机理中，最主要的是电子撞击产生机理。
当高速电子进入物质，会被物质原子中的电子所吸引，从而发生碰撞。
碰撞过程中，电子能量转移给内层电子，使得电子从内层跃迁到外层能级，同时放出能量，形成X射线。
因为被激发的内层电子需要跃迁到更低的能级才能满足偶数电子规则，所以从内层跃迁到外层会有一定的概率，而且这个概率会随着能量的增加而增加，从而形成连续X射线谱线。
2. 散射产生散射是连续X射线谱的另一种产生机理。
当高能电子或光子穿过物质时，会与物质原子的电子相互作用，形成散射效应。
在这个过程中，散射X射线的能量会落在连续X 射线谱的能量范围内，从而形成连续X射线谱线。
连续X射线谱广泛应用于材料分析和成像，特别是在非破坏性检测和材料表征方面具有广泛应用前景。
二、特征X射线谱特征X射线谱是物质中特定元素的主要产生机理，每个元素都有一组独特的特征X射线能级。
当外界电子激发物质中的电子时，特征X射线谱线能够很明显地在连续谱线上显现出来。
因此特征X射线谱被广泛地用于元素分析。
其产生机理如下：1. 吸收-发射轮换产生特征X射线谱的产生机制是由原子中内层电子受到高能电子或光子的激发而身处激发态。
在激发的过程中，内层电子被强制靠近原子核，由于康普顿效应的存在，小角度的X射线会被散射到较高的角度上，不会抵达探测器。
名词解释
名词解释1）短波限:连续X射线谱的X射线波长从一最小值向长波方向伸展，该波长最小值称为短波限。
P7。
2）质量吸收系数指X射线通过单位面积上单位质量物质后强度的相对衰减量，这样就摆脱了密度的影响，成为反映物质本身对X射线吸收性质的物质量。
P12。
3）吸收限吸收限是指对一定的吸收体，X射线的波长越短，穿透能力越强，表现为质量吸收系数的下降，但随着波长的降低，质量吸收系数并非呈连续的变化，而是在某些波长位置上突然升高，出现了吸收限。
每种物质都有它本身确定的一系列吸收限。
P12。
4）X射线标识谱当加于X射线管两端的电压增高到与阳极靶材相应的某一特定值kU时，在连续谱的某些特定的波长位置上，会出现一系列强度很高、波长范围很窄的线状光谱，它们的波长对一定材料的阳极靶有严格恒定的数值，此波长可作为阳极靶材的标志或特征，故称为X射线标识谱。
P9。
5）连续X射线谱线强度随波长连续变化的X射线谱线称连续X射线谱线。
P7。
6）相干散射当入射线与原子内受核束缚较紧的电子相遇，光量子不足以使原子电离，但电子可在X射线交变电场作用下发生受迫振动，这样的电子就成为一个电磁波的发射源，向周围辐射与入射X射线波长相同的辐射，因为各电子所散射的射线波长相同，有可能相互干涉，故称相干散射。
P14。
7）闪烁计数器闪烁计数器利用X射线激发磷光体发射可见荧光，并通过光电管进行测量。
P54。
8）标准投影图对具有一定点阵结构的单晶体，选择某一个低指数的重要晶面作为投影面，将各晶面向此面所做的极射赤面投影图称为标准投影图。
P99。
9）结构因数在X射线衍射工作中可测量到的衍射强度HKL与结构振幅F称为结构因数。
P34。
10）晶带面（共带面）晶带轴我们说这些相交于平行直线的一组晶面属于同一晶带，称晶带面或共带面，其交线即为晶带轴。
P99。
11）选择反射镜面可以任意角度反射可见光，但X射线只有在满足布拉格方程的 角上才能发生反射，因此，这种反射亦称选择反射。
材料分析方法考试复习题
一、名词解释（30分，每题3分） 1）短波限:连续X 射线谱的X 射线波长从一最小值向长波方向伸展，该波长最小值称为短波限。
P7。
2）质量吸收系数指X 射线通过单位面积上单位质量物质后强度的相对衰减量，这样就摆脱了密度的影响，成为反映物质本身对X 射线吸收性质的物质量。
P12。
3）吸收限吸收限是指对一定的吸收体，X 射线的波长越短，穿透能力越强，表现为质量吸收系数的下降，但随着波长的降低，质量吸收系数并非呈连续的变化，而是在某些波长位置上突然升高，出现了吸收限。
每种物质都有它本身确定的一系列吸收限。
P12。
4）X 射线标识谱当加于X 射线管两端的电压增高到与阳极靶材相应的某一特定值k U 时，在连续谱的某些特定的波长位置上，会出现一系列强度很高、波长范围很窄的线状光谱，它们的波长对一定材料的阳极靶有严格恒定的数值，此波长可作为阳极靶材的标志或特征，故称为X 射线标识谱。
P9。
5）连续X 射线谱线强度随波长连续变化的X 射线谱线称连续X 射线谱线。
P7。
6）相干散射当入射线与原子内受核束缚较紧的电子相遇，光量子不足以使原子电离，但电子可在X 射线交变电场作用下发生受迫振动，这样的电子就成为一个电磁波的发射源，向周围辐射与入射X 射线波长相同的辐射，因为各电子所散射的射线波长相同，有可能相互干涉，故称相干散射。
P14。
7）闪烁计数器闪烁计数器利用X 射线激发磷光体发射可见荧光，并通过光电管进行测量。
P54。
8）标准投影图对具有一定点阵结构的单晶体，选择某一个低指数的重要晶面作为投影面，将各晶面向此面所做的极射赤面投影图称为标准投影图。
P99。
9）结构因数在X 射线衍射工作中可测量到的衍射强度HKL I 与结构振幅2HKL F 的平方成正比，结构振幅的平方2HKL F 称为结构因数。
P34。
10）晶带面（共带面）晶带轴我们说这些相交于平行直线的一组晶面属于同一晶带，称晶带面或共带面，其交线即为晶带轴。
第1章 X-射线原理
X射线衍射应用领域
X射线衍射(XRD)是所有物质，包括从流 体、粉末到完整晶体，重要的无损分析工具。 对材料学、物理学、化学、地质、环境、 纳米材料、生物等领域来说，X射线衍射仪都 是物质结构表征，以性能为导向研制与开发新 材料， 宏观表象转移至微观认识，建立新理 论和质量控制不可缺少的方法。
X射线衍射能解决的问题
电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列
γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波
波长
高能辐射区 γ射线 能量最高，来自于核能级跃迁 χ射线 来自内层电子能级的跃迁 光学光谱区 紫外光 来自原子和分子外层电子能级的跃迁 可见光 红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁 波谱区 微波 来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁 长 无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁
p
h
X射线强度的描述
用波动性的观点来描述：单位时间内通过垂直 于X射线传播方向的单位截面上能量的大小，强度I 与波振幅A 的平方成正比，I＝A2 。 • 用粒子性描述为单位时间内通过单位截面的光 量子数。
•
•X射线的绝对强度难以测定，通常用相对强度值。 例如：衍射峰的相对高低， 照相底板上的明暗程度
这种强度峰的波长反映了 物质的原子序数特征。 所以叫特征X射线峰。 产生特征X射线的最低电 压叫激发电压。
二.特征X射线
特征X射线谱
特征X射线谱的产生
特征X射线谱反映了物质的原子结构特征。原子系统的电子分别分布在原子核 外不同能级的壳层上，离原子核越近的电子能量越低。当阴极来的高能电子把 内壳层中某个电子轰出去后，在原位置上留下空位，使原子系统能量升高，处 于激发态。激发态是不稳定的，外层电子就要向内层空位处跃迁，使系统回到 稳定态。这一过程是高能态→低能态的过程。 如果K层少了一个电子，高 能 L 层的某个电子去补位， 这时能量降为
材料分析测试方法名词解释
名词解释1、连续X射线谱：由波长连续变化的X射线构成，也称白色X 射线或多色X射线。
2、短波限：连续X射线谱在短波方向的最短波长，即光子一次碰撞就耗尽能量所产生的X光子的波长，称为短波限λ0。
3、吸收限：指X射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量，如入射光子的能量必须大于或等于将K电子从无穷远移至K层时所做的功W，称此时的光子波长λ为K系的吸收限。
4、X射线强度：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数目的能量总和。
5、特征X射线谱：由一定波长的若干X射线叠加在连续谱上构成，也称单色X射线和标识X射线。
6、特征X射线：原子内层电子受到激发后，在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和波长的一种电磁波。
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF7、光电效应：光与物质相互作用产生电子的现象。
X射线与物质的相互作用可以看成是X光子与物质中原子的相互碰撞。
当X光子具有足够能量时，可以将原子内层电子击出，该电子称为光电子。
原子处于激发态，外层电子向内层空位跃迁，多余能量以辐射方式释放，即二次特征X射线或荧光X射线。
这一过程即为X射线的光电效应。
++-MMυh→+e8、倒易点阵：在晶体点阵（正点阵）基础上按一定对应关系构建的一个空间点阵。
方向—倒易基矢垂直于正点阵中异名基矢构成的平面长度—倒易基矢与正点阵矢量间是倒数关系9、倒易矢量：由倒易原点指向任意倒易阵点的方向矢量。
10、布拉格方程：d-衍射晶面间距；θ-掠射角；λ-入射线波长；n-反射级数11、反射球：以波矢量大小的倒数（1/λ）为半径,作一AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF个球面,从球心向球面与倒易点阵的交点的射线为波的衍射线,这个球面称为反射球，也称厄瓦尔德球。
12、倒易球：多晶体由很多小晶粒（亚晶粒）构成，这些晶粒在空间的取向各不相同。
这些取向不同的晶粒中同名的（HKL）晶面对应的倒易矢量的长度都为1/dHKL，对应的倒易点在空间构成一个半径为1/dHKL的球，即倒易球。
材料测试技术第1章X射线的性质2
五、X射线的探测与防护
• 探测：荧光屏、照相底片、辐射 探测器等。 • 防护：铅板、铅玻璃、铅橡皮工 作服、铅玻璃眼镜等。
Ｘ射线对物质晶体的研究？
波的干涉
(a) 同位相，相长干涉 (b) 反位相，相消干涉
(c) 存在一定位相差
1.X射线的波－粒二象性 2.连续X射线谱的特点 3.X射线产生的基本条件与基本性质 4.特征（标识）X射线的特点, 5.光电效应与俄歇效应 6.相干散射与非相干散射 7.什么叫特征X射线激发电压V激？
特征X射线小结
3）特征谱结构
K系特征谱 ： Kα、Kβ、Kγ,
Kα(Kα1、Kα2)
4）λ 与Z的关系
√1/λ ＝K(Z－σ )
荧光X射线光谱分析（XRF、XFS）
四、 X射线与物质的相互作用
散射 X射线作用于物质 吸收 透过→衰减
1
X射线的散射
X射线与物质内层电子作用时， 电子便成为新的电磁波源向空间各个方向辐射与入射 X射线频率相同的电磁波，新的散射波之间可以发生 干涉作用。 X射线 光量子 →碰撞(原子中束缚较紧、Z较大电子 )→新振动波源群（原子中的电子）；与X射线的周期 、频率相同，方向不同。
2. K的透射率计算：
滤波片的厚度已确定为15.3 m log [100 / I ] = 0.434×49.2×8.92×0.00153 log I = log100 - 0.291 I = 101.71 = 51.3 即在此条件下CuK辐射的透射率为51.3%。
多元素物质（机械混合物、固溶体或化合物）: μm = w1μm1 + w2μm2 + … 式中： w1，w2…－各元素的重量百分数 μm1，μm2…—各元素的质量吸收系数
连续谱的X射线
4
3
小,则吸收小,贯穿能力强; Z大则吸收强
§5.4 元素周期表
一．元素周期表 将元素按核电荷数的大小排列起来，其物理、化学性质将出现明显 的周期性。 同族元素的性质基本相同。 玻尔：原子内的电子按一定的壳层排列，每一壳层内的电子都有相 同的主量子数，每一个新的周期是从电子填充新的主壳层开始，元 素的物理、化学性质取决于原子最外层的电子即价电子的数目。
(b)
400 200
20
40
(a) Eu(DBM)3Phen－PMMA的广角X－射线衍射图 (b) Eu(DBM)3Phen的X－射线衍射图
粒子性- 康普顿效应(1927诺贝尔奖)
实验结果 -- 除原来谱线外 , 出现波长变长的另 一条线. 波长改变的数值与散射角有关 , 随角度的增加 而增强; 且随着散射角的增大, 新谱线增强,原谱线 减弱.
n 2d sin , n 1 ， 2， ，
4．(1) X射线的衍射是研究晶体结构有效方法-晶体 衍射图就可以确定晶体内部的原子（或分子）间的距 离和排列-1915年布拉格父子因此获诺贝尔物理奖 (2)X射线分析可用来研究高分子的结构
1400 1200
1000
(a)
800 600
X射线由内层电子的跃 迁所产生。
2. 同X射线有关的原子能级。
3. 产生X射线标识谱的跃迁 的选择定则
L 1
J 0， 1
K线系：K：LK；K： MK；K：NK； L线系：L：ML；L：NL；L ：OL；
3. 莫塞莱定律及原子序数的测定
~
K
1 1 R ( Z 1) ( 2 2 ) 1 2
2
1 2 1 ~ L R( Z 7.4) ( 2 2 ) 2 3
简述连续x射线谱、特征x射线谱产生原理及特点
简述连续x射线谱、特征x射线谱产生原理及特点
连续X射线谱：即元素在被X射线照射时，散射出一系列X射线，其频谱称为连续X射线谱。
产生原理是粒子（电子）学——艾伦散射理论（电磁力学规律），它将X射线折射扩散成连续的X射线，连续的X射线在光谱仪上把所不同的波长的X射线及其强度分布形成一张圆柱型频谱图。
特点是X射线能量分布组成的光谱，频谱图是一个圆柱型的线型图，正常情况下，X射线能量强度逐渐减小，能量逐渐向较高能量递增，具有满足K斯科(Klein)—纳曼(Nernst)统计平衡定律的双折射效应。
特征X射线谱：
特征X射线谱也称峰值X射线谱，是由元素在X射线照射时，电子由更高能量状态降低至更低能量状态时产生的X射线频谱。
产生原理是量子力学中冲撞原理?；ㄐ只Ｒ肌镂鞘逦?，即冲撞中的能量变化符合布居什定律，其特点是X 射线能量强度的分布，形成一系列X射线及其强度分布的光谱，其特征X射线谱图是一系列离散的高峰，X射线能量强度从低能量较强的高峰开始，到较高能量及较低能量的X射线分布衰减。
1、连续X射线谱：具有连续波长的X射线,也称多色X射线。
1、连续X射线谱:具有连续波长的X射线，也称多色X射线。
2、标识（特征）X射线谱:在连续谱的基础上叠加若干条具有一定波长的谱线。
也称单色X射线。
3、短波限：电子与靶相撞，其能力（EV）全部转变为辐射光子能量，此时光子能量最大，波长最短，因此连续谱有一个下线波长&0,即为短限波4、同步辐射X射线源:当电子被加速到足够能量时，它便像圆周的切线方向辐射X射线波段范围的电磁波，把这种辐射称为同步辐射X射线源。
（特点1）通量大，亮度高；（2）频谱宽，连续可调；（3）光束准直性好；（4）有特定的时间结构；（5）偏振性好，在电子轨道平面上基本是100&的线偏振。
5、X射线强度：垂直X射线传播方向的单位面积上在单位时间内通过的光子数目能量总和，常用单位是J/cm2.s。
6、激发电压：开始产生标识谱线的临界电压。
7、K系激发：当K层电子被激活时，原子的系统能量便由基态升高到K激发态，把这个过程称K系激发。
8、K系辐射：产生K系激发后，K层的空位被高能级电子填充，这时产生的辐射称为K系辐射。
9、相干散射：物质中电子在X射线电场的作用，产生强迫振动，每个受迫振动电子便成为新电磁波源向空间的各个方向辐射同频率的电磁波，这些新的散射波之间可以发生干涉作用，把这种散射现象称为相干散射。
（它不损失X射线的能量，而只是改变了它的传播方向，但对X射线方向来说确是起到了强度衰减的作用。
）10、非相干散射：当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称为反冲电子，光子也离开原来方向，碰撞后的光子能量减少，波长增加，这样的散射现象称为非相干散射。
11、X射线的吸收：物质对X射线的吸收指的是X射线能量在通过物质时转变为其他形式的能量。
12、光电效应：以光子激发原子所发生的激发和辐射过程称为光电效应，被击出的电子称为光电子。
辐射出的次级标识X射线称为荧光X射线（或称第二标识X射线）。
13、荧光辐射：光子激发原子所发生的激发和辐射过程中发出荧光X射线，称为荧光辐射。
连续x射线谱的特点
连续x射线谱的特点
《连续X射线谱的特点》
连续X射线谱是一种广泛应用于材料科学、物理学和化学领域的技术。
它可以用来研究物质的组成、结构以及各种物理和化学性质。
连续X射线谱具有如下几个特点：
1. 宽带谱：连续X射线谱通常呈现出一个连续的能量分布，而不是离散的能级。
这是由于在X射线管中，电子从阳极向阴极加速过程中，不同速度的电子产生了连续的能量分布。
因此，连续X射线谱的能量范围从低能量到高能量的区域内都包含有X射线。
2. 热辐射：连续X射线谱是由高温金属表面发射的热辐射所产生的。
在X射线管中，阳极常常由具有高熔点的金属如钨或钼制成，这些金属在高温下可以产生大量的热辐射。
因此，连续X射线谱的特点之一是其强度与管电压的增加而增加。
3. 特征性质：连续X射线谱中的能量导致了一些特征性质。
其中一个显著的特点是连续X射线谱的最高能量通常比较低，大约在100 keV以下。
这是由于高能电子在穿过金属表面时会损失能量，因此只有能量较低的X射线才能够逸出金属表面。
4. 谱线密度：连续X射线谱的谱线密度通常较高。
谱线密度是指在单位能量范围内所包含的谱线数量。
由于连续X射线谱是由多个能量的X射线组成的，因此在整个能量范围内谱线密度非常大。
5. 连续性：连续X射线谱是连续的，因为在X射线管中电流是连续变化的。
这意味着连续X 射线谱具有很高的分辨率，可以检测和区分非常接近的能量。
综上所述，连续X射线谱具有宽带谱、热辐射特性、特征性质、谱线密度高以及连续性等特点。
这使得连续X射线谱在科学研究和应用中具有广泛的用途，成为材料表征和分析的重要工具。
第十三章X射线
B. 3.465×10-2cm
C. 13.86cm
D. 1.386cm
x1
2
ln 2
例：某物质对x射线的质量吸收系 数为0.05cm2/g,则它的质量半价层为：
A. 13.86g/cm2 B. 138.6 g/cm2 C. 13.86×10-2 g/cm2 D. 1.386 g/cm2
x m
1
2
0.693
例：调节x射线强度的主要方法是：
A. 调节灯丝电压； B. 调节管电压； C. 调节散热装置； D. 调节辐射时间。
第二节 X 射 线 谱( X-ray Spectrum)
将 X射线的强 度按照波长的顺序 排列开来的图谱, 称为X射线谱。
X射线谱包含两个部分:
①连续X射线谱:含有各种波长 ( 照片的背景部分)
第一节 X 射线的产生
一、X射线的产生装置
1、产生X射线的方法：
高速电子受阻辐射
基本条件：①高速运动的电子流 ②适当的障碍物—金属靶。
同步辐射 受激辐射
2、X射线产生装置
主要装置 为：
1.X射线 管
2.低压交 流电源 3.高压直 流电源
说明：
（一）电子动能转变为X射线的能量不到 1%， 99% 以上都转变为热能，使阳极温度 升高。因此
较深组织治疗
极硬X射线 250以上 0.005以下
深部组织治疗
例：产生X射线的必要条件是： A.加热灯丝 B.高速电子流与靶材料 C.高压电源 D.散热装置
例：在产生X射线时，提高X射线的效率 的方法是：
A.利用轻的元素作靶材料
B.利用原子序数高的物质作靶材料 C.利用任意元素作靶材料 D.加强散热装置
1.242 nm U (KV )
固体物理实验方法简单题
1.说明X射线谱的分类及产生物理机制？一种是连续X射线谱，与靶材料无关，是高速电子受到靶的抑制作用，速度骤减，小于1%的电子动能转化为X射线光能，电子所减少的能量ε∆就作为一个X射线光量子辐射出来，其频率υ由爱因斯坦方程给出：=∆hυε数量极大的电子射向阳极靶受到减速的条件不可能相同，电子损失的能量也不同，因而出现了不同波长及不同数量的光量子，形成了连续分布的X射线谱。
另一种是特征X射线线标识谱，与加速电压无关，而与靶材料有关。
不同靶元素的X射线标识谱具有相似的结构，随着靶原子的原子序数Z的增加，只是单调变化，而不是周期性变化。
标识谱的这一特征表明它是原子内层电子跃迁所产生的。
当高速电子轰击靶原子，将原子内层电子电离，内层产生一个电子的空位，外层电子跃迁到内层空位所发出的辐射谱线就是标识谱。
当管电压比较小时，只有连续X射线产生。
当管电压上升到超过某一临界激发电压时，在某一特定的波长处，将会有强度极强的特征X射线叠加在连续X射线谱上，此即为特征X射线，又名标识X 射线。
特征X射线谱的产生机理起源于电子的跃迁。
某些高速射向阳极靶的电子能量足够大，可能将靶元素原子的内层电子击出，电子从能量较高的态迁到能量较低的态时发出辐射。
2.什么是俄歇效应，什么是厄瓦尔德球？俄歇效应是原子发射的一个电子导致另一个或多个电子（俄歇电子）被发射出来而非辐射X射线（不能用光电效应解释），使原子、分子成为高阶离子的物理现象，是伴随一个电子能量降低的同时，另一个（或多个）电子能量增高的跃迁过程。
当X射线或γ射线辐射到物体上时，由于光子能量很高，能穿入物体，使原子内壳层上的束缚电子发射出来。
当一个处于内层电子被移除后，在内壳层上出现空位，而原子外壳层上高能级的电子可能跃迁到这空位上，同时释放能量。
一定的内原子壳空位可以引起一个或多个俄歇电子跃迁。
跃迁时释放的能量将以辐射的形式向外发射。
通常能量以发射光子的形式释放，但也可以通过发射原子中的一个电子来释放，被发射的电子叫做俄歇电子。
X射线荧光光谱法
X射线的发现
一次偶然的机会使他发现，未经太阳曝晒的底 片冲出来后，出现了很深的感光黑影，这使他非常 吃惊。是什么使底片感光呢？跟荧光物质是否有关
呢？他进一步用不发荧光的铀化合物进行实验，同
样使底片感光；可见铀化合物能发出一种肉眼看不 见的射线，与荧光无关。 1896年3月2日，他向法国科学院报告了这一惊 人的发现，从此打开了一个新的研究领域。
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产生条件：
当管电压超过某临界值时，特征谱才会出现，该 临界电压称激发电压。当管电压增加时，连续谱 和特征谱强度都增加，而特征谱对应的波长保持 不变。
钼靶X射线管当管电压等于或高于20KV时，则除 连续X射线谱外，位于一定波长处还叠加有少数 强谱线，它们即特征X射线谱。
钼靶X射线管在35KV电压下的谱线，其特征X射线 分别位于0.63Å和0.71Å处，后者的强度约为前者 强度的五倍。这两条谱线称钼的K系 。
三、应用 X 射线从晶体平面的衍射而建立的—— X 射线 衍射法。
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X射线分析法 X射线荧光法 X射线衍射法
直接X射线法
X射线光电子波谱法
X射线吸收法
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X-射线分析法：X-Ray Analysis 以X射线为辐
射源的分析方法。
共同点:
(1) 属原子发射光谱的范畴；
(2) 涉及到元素内层电子； (3) 以X-射线为激发源； (4) 可用于固体表层或薄层分析
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X射线管的结构
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25
26
X射线管
库利吉管 旋转阳极X射线管
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旋转阳极
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与固定阳极X射线管相比，旋转阳极X射线管具有焦点小、功率 大等优点。 1、采用固定阳极 X射线管的 X射线机连续工作时间大大高于采 用旋转阳极X射线管的X射线机 ，固定阳极X射线管的热量可以 及时通过阳极耙芯传导到射线管外，散发到油中，所以散热效 率极高，从而使阳极耙面始终保持较低的温度，这样仪器便可 以长时间连续工作，所以固定阳极X射线管的X射线机连续工作 时间大大高于旋转阳极X射线机； 2、采用固定阳极X射线管的X射线机可靠性、使用寿命大大高 于采用旋转阳极 X射线管的X射线机；固定阳极 X射线管结构相 对简单，阳极静止，不易损坏，所以可靠性好，使用寿命长， 而旋转阳极 X 射线管结构及控制较为复杂，所以容易损坏，故 障率相对较高，可靠性相对较差，使用寿命相对较短； 3、同等情况下，采用固定阳极 X射线管的 X射线机比采用旋转 阳极X射线管的X射线机更经济实用，使用和维护成本低 。 29
X射线连续谱PPT精选文档
内容回顾
高速运动的电子与某种物质相撞击后猝然减速，且与该物质中的内层电子相互作用而产生X射线。
X射线谱
X射线强度与波长的关系曲线，称之X射线谱。在管电压很低（小于20kV）时，射线从最小值λSWL向长波方向伸展，强度在λm处有一最大值。这种强度随波长连续变化的谱线称连续X射线谱。λSWL称该管电压下的短波限。
X射线管的效率
连续谱的总强度： X射线管的效率η，指电子流能量中用于产生X射线的百分数，当仅产生连续谱时，其效率为：
X射线管的效率
管电压越高，阳极靶材的原子序数越大，X射线管的效率越高。K1很小，约(1.1～1.4)×10-9V-1，即使用原子序数大的钨靶(Z＝74)，在管电压高达100KV的情况下，X射线管的效率也仅有1%左右。99％的能量都转变为热能, 所以阳极多用高熔点金属制造，如W、Ag、Mo、Cu、N、Co、Fe、Cr等，并通循环水冷却。
连续谱强度与U、i、Z的关系
连续谱的经典物理学解释
根据经典物理学的理论，一个高速运动的电子到达靶面，因突然减速而产生很大的负加速度，这种负的加速度一定会引起电子周围的电磁场发生急剧变化，此时必然要产生电磁波，或至少一个电磁脉冲。由于极大数量的电子射到阳极上的时间和条件不可能相同，因而得到的电磁波将具有连续的各种波长，形成连续X射线谱。
连续谱的应用
波长很长的软X射线，用于医学透视、X刀治疗、安检设备、无损探伤等。X射线衍射的背底。
连续谱在XRD中的危害
X射线衍射的背底。
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若有不当之处，请指正，谢谢！
连续谱的量子力学解释
在管电压U加速下，电子到达靶的动能为eU，若一个电子与靶碰撞时，把全部能量给予一个光子，这就是一个光子能获得的最大能量，即 eU = hνmax = hc/λSWL此光子的波长即为短波限，即 λSWL = hc/eU=1240/U （nm）大量的电子在到达靶面的时间、条件均不同，而且还有多次碰撞，每次碰撞产生一个光量子，因而产生波长大于λSWL的不同波长的光子序列，形成连续谱。
21X射线2
K
hc
K
1 .2 4 1 0
6
E M 8 7 .9 4 k e V
eV m
11
1 .4 6 1 0
hc
m
3 .0 1 k e V
E N E K h c
K
K
1 .2 4 1 0
6
E N 8 7 .9 4 k e V
eV m
2
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电子的康普顿波长还可以理解为： h o ` (1 c o s ) 90 时
m 0c
h m 0c
2. Δ只决定于，而与无关。 说明：
(1) 随着原子序数的增加，新谱线的强度逐渐减弱，原谱 线的强度逐渐增强。这是由于在原子序数较小的原子中， 电子与原子核结合不强，对于X射线光子的能量来说，电 子可以看作是自由的；随着原子序数的增加，原子中有更 多的电子和原子核有较强的结合，可以看作自由电子的数 目减少，所以新谱线的强度逐渐减弱，原谱线的强度逐渐 增强。 (2) 新谱线有一个较宽的强度分布，是由于电子实际上在 碰撞前不是静止的。 26
§8.2 X射线的发射谱
1.连续谱： X射线的连续谱是由于 高速电子射到靶上，受到 离子 原子核的库仑场的作用而 光子 速度骤减，电子的一部分 动能转化为辐射能，放出 射线而产生的，这样的辐 射称为轫致辐射。 由于在带电粒子到达靶子时，在靶核的库仑场 的作用下带电粒子的速度是连续变化的，因此辐 射的X射线就具有连续谱的性质。 1
h /
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波长为的光子与原 子中质量为m0、自由 而静止的电子碰撞。 碰撞前光子： 波长为，频率为：
c/
能量：h h c / 动量： p h / c h / 碰撞后光子： 波长为，频率为： ` c / ` 能量：h ` h c / ` 动量： p ` h `/ c h / `
无机非金属材料测试方法
答：可分为波谱分析和能谱分析两大类 具体的分析方法有定点定性分析， 具体的分析方法有定点定性分析 ， 定 点定量分析， 线扫描分析和面扫描分析。 点定量分析 ， 线扫描分析和面扫描分析 。
差热分析（DTA）的定义是什么？ 32. 差热分析（DTA）的定义是什么？这种分析 技术有何用？ 技术有何用？
36. 差示扫描量热分析（DSC）的定义是什 差示扫描量热分析（DSC） DTA有何异同 有何异同？ 么？与DTA有何异同？
答：差示扫描量热分析是把试样和参比物的温度差保持 为零时，所需要的能量对温度或时间关系的一种技术。 DSC与DTA相似，所不同的是试样和参比物的容器下设置 了一组补偿加热丝，试样的热量变化由输入电功率来 补偿，在DSC中由于与参比物无温差，无热传递，因 此，DSC损失低，可定量分析。 DSC与DTA相比，两者的共同点为：两者都是通过加热过 程所产生的热效应来分析试样的物理化学变化，曲线 形貌和分析方法类似，不同点为：1）DTA测的是温度 差，DSC测量的是能量差（功率差或热流差）2）DTA 测量的温度比DSC更高，DSC测量的精度比DTA更高。
22.何谓明场象？何谓暗场象？ 22.何谓明场象？何谓暗场象？ 何谓明场象
用物镜光栏挡去衍射束， 答：用物镜光栏挡去衍射束，让透射束成 有衍射的为暗象， 无衍射的为明象， 像 ， 有衍射的为暗象 ， 无衍射的为明象 ， 这样形成的为明场象； 这样形成的为明场象； 暗场像指用物镜光栏挡去透射束及其 余衍射束， 让一束强衍射束成像， 余衍射束 ， 让一束强衍射束成像 ， 则无 衍射的为暗像，有衍射的为明像。 衍射的为暗像，有衍射的为明像。
19．散射衬度与什么因素有关？这种图像 19．散射衬度与什么因素有关？ 主要用来观察什么？ 主要用来观察什么？ 散射衬度也称为质厚衬度， 答 ： 散射衬度也称为质厚衬度 ， 它是指穿 过样品且散射角度小的那些电子即弹性 散射所形成的衬度， 散射所形成的衬度， 散射衬度与样品的 密度、 原子序数、 厚度等因素有关， 密度 、 原子序数 、 厚度等因素有关 ， 这 种图像主要用来观察非晶试样和复形膜 样品所成图像。 样品所成图像。