x射线基本原理

selection of working voltage when V/VK=3~5, maximum I标/I连 obtained.
Atom Cr Fe Co Ni Cu Mo Ag
λk(埃) 2.0701 1.7433 1.6081 1.4880 1.3804 0.6198 0.4855
Vk(kv) working voltage(kv) 5.98 7.1 7.71 8.29 8.86 20.0 25.5 20-25 25-30 30 30-35 35-40 50-55 55-60
(a)
(b)

劳厄的X射线衍射实验表明X射线是一 种电磁波。
波长很短: 10-2-102埃
波粒二象性
h
hc

p
h

1.2 X射线的产生
X射线管
同步辐射X射线源
X射线管
靶 灯丝
X射线
X射线管的基本构造
靶面
窗口
特殊结构的X射线管

旋转阳极X射线管 ----功率大 (强度大)
第一部分
基本原理
第一章 X射线的产生和性质
1.1 X射线的本质
1.1.1. X射线的发现 1895 W. C. Röntgen (German physicist)
1.1.2 X射线的特性及应用
√不可见
√沿直线传播 √穿透力强 √能使许多物质发光 √对生物细胞有杀伤作用
1.1.3 X射线的本质

1.3 X射线谱
连续X射线谱 标识X射线谱
(多色X射线)
intensity
(单色X射线)
K
intensity
K
wavelength
wavelength
1.3.1 连续X射线谱
intensity
0
Imax
m
wavelength
• 连续谱
• 短波限0
(h ) max eV hc
0
eV
12.4 0 V
连续X射线的总强度
I con I ( )d
0

I con K1iZV
2
K11.1~1.410-9
X射线管发射连续X射线的效率
连续X射线总强度 K1iZV K1ZV X射线管功率 iV
e.g. for W(Z=74) when V=100 kV, =1%
√ 若干个系 K、L、M辐射
K
L
M
Neutral atom
IK > IK
M K L 电子(eV) n1
intensity
标识谱特点
K
K
wavelength
n2 n3
X射线
K 1
K K 2
标识谱特点

√ 激发电压VK
管电压增大到一定值 后才会产生X射线。



1--20KV 2--25KV 3--35KV
2
1.3.2 标识X射线谱
K
intensity
K
wavelength
标识谱产生机理
intensity
K
M K
K
wavelength
电子(eV)
n1
n2 n3
X射线
辐射出的X射线光子的能量 h En 2 En1
标识谱特点
K excitation
L excitation K radiation M K radiation L
K
K
wavelength
2
Where K2 and n are constants, n=1.5 for K series; n=2 for L series
I连 K1iZV
I标 I连
V ( 1)1.5 K VK Z V 0.5 ( V ) 2 K VK
I标/I连
1
2
3
4
5
V/VK
欲激发出靶材原子内层电子，例如K层电子， 阴极射来的电子的动能必须等于或大于 K层电 子与原子核结合能 EK，或K层电子逸出原子所 做的功WK，即
eVK EK 或eVK WK 临界激发电压。
VK 为阴极电子击出靶材原 子K层电子所需的
标识谱特点
√ -Z
h n2 n1 En2 En1
X射线究竟是粒子流，还是电磁波？
有一种鉴定方法就是看X射
德国物理学家劳厄
线能否借助含有一系列细线 的衍射光栅而衍射。要想得 到适当的衍射，这些细线的 间距必须大致与辐射线的波 长大小相等。
晶体内部原子 规律性地排布
设想X射线是极短的电磁波，其波长和晶 体中原子间距具有相同的数量级，那么当 用X射线照射晶体时应能观察到干涉现象。
2 2 m e4 2 En 2 2 Z hn
2 me 1 1 2 Z ( 2 2 ) h 3 h n1 n2
2 4
若n1=1, n2=2，则
1

C ( Z ) ---莫塞莱定律
I标 K2i(V VK )
n
intensity
标识X射线的强度

细聚焦X射线管 ----分辨率高
同步辐射X射线源
速度接近光速的带电粒子在 磁场中作圆周运动时，会沿 着偏转轨道切线方向发射连 续谱的电磁波。
同步辐射光频谱宽且连续可调：具有 从远红外、可见光、紫外直到X射线范 围内的连续光谱 亮度高：同步辐射光源的X射线亮度比 常规X光机的高好几个数量级 高准直度、高纯净性、精确度高以及 高稳定等独特的性能。