X射線的基礎(chǔ)知識

X射線衍射分析（XRD）鄧宇佳主要內(nèi)容X射線的發(fā)現(xiàn)X射線的性質(zhì)X射線的產(chǎn)生連續(xù)X射線特征X射線莫塞萊定律

X射線的發(fā)現(xiàn)1895年倫琴（W.C.Roentgen）研究陰極射線管時，發(fā)現(xiàn)陰極管能放出一種有穿透力的肉眼看不見的射線。由于它的本質(zhì)在當時是一個“未知數(shù)”，故稱之為X射線。1896年，倫琴將他的發(fā)現(xiàn)和初步的研究結(jié)果寫了一篇論文，發(fā)表在英國的《Nature》雜志上。這一偉大發(fā)現(xiàn)很快在醫(yī)學上獲得了應(yīng)用——X射線透視技術(shù)。1901年，諾貝爾獎第一次頒發(fā)，倫琴因X射線的發(fā)現(xiàn)而獲得第一個諾貝爾物理學獎。X射線的波粒二相性波動性表現(xiàn)在它以一定的波長和頻率在空間傳播。粒子性表現(xiàn)由大量的不連續(xù)的粒子流構(gòu)成的。它具有一定的能量和動量。能量：動量：X射線的性質(zhì)①肉眼不能觀察到，但可使照相底片感光、熒光板發(fā)光和使氣體電離；②能透過可見光不能透過的物體；③射線沿直線傳播，在電場與磁場中不偏轉(zhuǎn)，在通過物體時不發(fā)生反射、折射現(xiàn)象，通過普通光柵亦不引起衍射；④射線對生物有很強的生理作用。X射線的產(chǎn)生產(chǎn)生途徑X射線管X射線熒光放射性同位素衰敗同步加速器輻射X射線管陰極：如同一般的燈絲，一般用鎢絲做成，用于產(chǎn)生大量的電子。陽極：又稱靶，由不同的金屬組成，從陰極發(fā)出的電子高速向靶撞擊，產(chǎn)生X射線，不同金屬制成的靶產(chǎn)生的X射線是不同的。冷卻系統(tǒng)：當電子束轟擊陽極靶時，其中只有1%能量轉(zhuǎn)換為X射線，其余的99%均轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋＝裹c：指陽極靶面被電子束轟擊的面積。窗口：X射線射出的通道，窗口一般用對X射線穿透性好的輕金屬鈹密封，以保持X射線的真空。一般X射線管有四個窗口。X射線譜X射線管產(chǎn)生X射線的特點：當高速電子束轟擊金屬靶時會產(chǎn)生兩種不同的X射線。一種是連續(xù)X射線，另一種是特征X射線。特征X射線X射線衍射分析連續(xù)X射線X射線熒光光譜分析連續(xù)X射線特點：不同波長的X射線的疊加從某一最小值開始產(chǎn)生機理：快速移動的電子在靶面突然停止而產(chǎn)生。電子的動能的一部分變?yōu)闊崮?，一部分變?yōu)橐粋€或幾個X射線量子。連續(xù)X射線下限波長λmin與電壓V相關(guān)

(k比例系數(shù)，i燈電流，Z靶材料原子序數(shù)，V電壓，k和m都是常數(shù)，m≈2，K≈1.1~1.4×10-9)(nm)

連續(xù)X射線特征X射線機理：由陰極飛來的電子，在其與陽極的原子相作用時，把能量傳給這些原子中的電子。特征X射線K態(tài)（擊走K電子）L態(tài)（擊走L電子）M態(tài)（擊走M電子）N態(tài)（擊走N電子）擊走價電子中性原子WKWLWMWN0原子的能量MNK激發(fā)L激發(fā)Kα輻射Kβ輻射LαMα特征X射線產(chǎn)生過程特征X射線光子能量：Kβ大于Kα

K層與L層為相鄰，L層電子填充幾率大Kα會出現(xiàn)分裂Kα1、Kα2、Kβ1的強度比一般為100:50:22例如：Cu的特征譜線波長為：Kα11.54056?，Kα21.54439?，Kβ11.39222?，...

對于Cu靶，Kα波長取Kα1與Kα2的加權(quán)平均值為1.54184?。莫塞萊定律其中，V是頻率，σ為屏蔽常數(shù)，k是依不同種類的譜線而設(shè)定的常數(shù)。1910年

，亨利·莫塞萊發(fā)現(xiàn)一個元素的X射線譜內(nèi)，強度最高的短波長譜線，與元素的原子序數(shù)有關(guān)。波長與靶材料原子序數(shù)關(guān)系靶材料特征X射線波長元素序數(shù)KαKβCr242.29072.0849Fe261.93731.