第04章X射线物理学基础0(2)PPT课件

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K1
2020/11/14
1. X射线的本质 X射线的波长范围： 0.001～10nm
波长短的X射线为硬X射线，反之为软X射线 X射线金属学常用波长在0.05～0.25nm之间，材料探伤波 长在0.005～0.1nm
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1. X射线的本质 x-ray的性质： ➢ 不可见，极强的穿透能力 ➢ 沿直线传播 ➢ 使底片感光、荧光板发光、气体电离 ➢ 杀死（伤）生物细胞
1924 物理
卡尔.西格班Karl Manne Georg Siegbahn
1937 物理
戴维森Clinton Joseph Davisson 汤姆孙George Paget Thomson
1954 化学
鲍林Linus Carl Panling
1962 化学
肯德鲁John Charles Kendrew 帕鲁兹Max Ferdinand Perutz
线的地方。良好的循环水冷却，防止靶熔化。 (3) 窗口：是X射线从阳极靶向外射出的地方。
2个或4个专门材料（Be）制成的。 (4) 焦点：是指阳极靶面被电子束轰击的地方，
正是从这块面积上发射出X射线。
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§4.2 X射线谱
X射线谱指的是X射线的强度I随波长λ变化的关 系曲线。
X射线强度大小由单位时间内通过与X射线传播
1. 连续X射线谱
罗雷尔H.Rohrer
1994 物理
布罗克豪斯 B.N.Brockhouse 沙尔 C.G.Shull
内容 X射线的发现 晶体的X射线衍射 晶体结构的X射线分析 元素的特征X射线 X射线光谱学 电子衍射 化学键的本质 蛋白质的结构测定
脱氧核糖核酸DNA测定 青霉素、B12生物晶体测定 直接法解析结构 电子显微镜 扫描隧道显微镜
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1. 连续X射线谱
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。
A eV hma xhc
min
m in01 V (K .4 2 )V (0)
➢ 管电压越高， λmin越小。
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1. 连续X射线谱
连续X射线谱中每条曲线下的面积表示连续X射线 的总强度。也是阳极靶发射出的X射线的总能量。
连续X射线谱的总强度：
I连续
I()dKiZ2V
mi n
➢ 当增加X射线管压时， 各种波长射线的相对强
度一致增高，最大强度
X射线的波长λmax和短 波限λ0变小；
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2. X射线的产生
（1）产生原理
高速运动的电子与物体碰撞时，发生能量转换，电子的运 动受阻失去动能，其中一小部分（1％左右）能量转变为 X射线，而绝大部分（99％左右）能量转变成热能使物体 温度升高。
（2）产生条件
① 产生自由电子； ② 使电子作定向的高速运动; ③ 在其运动的路径上设置一 个障碍物使电子突然减速或停止。
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X射线的发展史
伦琴夫人的手 蛋白质螺旋结构 人体的X照片
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X射线的发展史 1912年，德国物理学家劳埃（Von.Laue,M）等人
发现X射线在晶体中的衍射现象，确证X射线是一 种电磁波。 1912年，英国物理学家布·喇格父子(Bragg,W.H; Bragg,V.L.) 用X射线测定NaCl晶体，开创X射线晶 体结构分析的历史。
中子谱学 中子衍射
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§4.1 X射线的本质
1. X射线的本质 是一种电磁波，与无线电波、可见光、紫外线
、γ完全相同，仅是波长短而已。 具有波粒二象性
波动性：以一定频率、波长在空间传播；
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1. X射线的本质来自百度文库
粒子性：以光子形式辐射和吸收时具有一定的能量和 动量，它们之间的关系为：
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2. X射线的产生 （3）过程演示
X射线工作情况
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2. X射线的产生 X射线管
封闭式X射线管实质上就是一个大的真空二极管。 基本组成包括： (1) 阴极：是发射电子的地方。由钨丝制成，通电
后，钨丝发热释放自由电子。
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2. X射线的产生 (2) 阳极：亦称靶，是使电子突然减速和发射X射
NaCl晶体结构
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X射线的发展史
年份 学科
得奖者
1901 物理
伦琴Wilhelm Conral Rontgen
1914 物理
劳埃Max von Laue
1915 物理
亨利.布拉格Henry Bragg 劳伦斯.布拉格Lawrence Bragg.
1917 物理
巴克拉Charles Glover Barkla
1962
生理医学
Francis Maurice
H.C.Crick、JAMES h.f.Wilkins
d.Watson、
1964 化学
Dorothy Crowfoot Hodgkin
1985 化学
霍普特曼Herbert Hauptman 卡尔Jerome Karle
鲁斯卡E.Ruska
1986 物理
宾尼希G.Binnig
第四章 X射线物理学基础
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X射线的发展史
1895年，德国物理学家伦琴（Röntgen,W.C.）发现 X射线，也称为伦琴射线。
伦琴(1845-1923)是 德国维尔茨堡大学校 长，第一届诺贝尔奖 获得者。1895年他发 现一种穿透力很强的 一种射线。后来很快 在医学上得到应用， 也引起各方面重视。
方向垂直的单位面积上的光量子数决定。
X射线谱可分为两部分： 1）连续X射线谱；
I
连 特征X射线
相续
对X
强 度
射 线
2）标识（特征）X射线谱
。
λmin
λ
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1. 连续X射线谱
定义：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。
产生机理
能量为eV的电子与阳极靶的原子碰撞时，电子失去 自己的能量，其中部分以光子的形式辐射，碰撞一 次产生一个能量为hv的光子，这样的光子流即为X 射线。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。