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1、,X射線應(yīng)用小探討,組員:李春、魯興林、何俊強,一、X射線的發(fā)現(xiàn)及特征,1、 X射線的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展 2、 X射線的特征 3、 X射線的應(yīng)用領(lǐng)域,1、X射線的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展,世界第一張X光照片倫琴夫人手骨,威廉康拉德倫琴,1909年,巴克拉(Barkla) 發(fā)現(xiàn),X射線與產(chǎn)生X射線的物質(zhì)(靶)的原子序數(shù)(Z)有關(guān),由此發(fā)現(xiàn)了標(biāo)識X射線,并認(rèn)為此X射線是原子內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生。 19081909年,德國物理學(xué)家Walte.Pohl,將X射線照金屬(相當(dāng)于光柵),產(chǎn)生了干涉條紋。 1910年,Ewald發(fā)現(xiàn)新散射現(xiàn)象,勞埃由此得出:散射間距(即原子間距)近似于1數(shù)量級。 1912年,勞埃提出非凡預(yù)言:X射線
2、照射晶體時,將產(chǎn)生衍射。隨后,為解釋衍射圖象,提出了勞埃方程; 1913年,布拉格父子導(dǎo)出了簡單實用的布拉格方程; 隨后,厄瓦爾德把衍射變成了圖解的形式:厄瓦爾德圖解; 19131914年,莫塞萊定律的發(fā)現(xiàn),并最終發(fā)展成為X射線光譜分析及X射線熒光分析。 1916年開始應(yīng)用X射線粉晶方法,1924年建立 X射線物相分析方法。,X射線的本質(zhì)及產(chǎn)生,X射線的本質(zhì): X射線(倫琴射線) 是一種電磁波,波長0.01-100 (用于晶體分析的X射線波長介于0.5-2.3 ),可見光的波長大致在3900-7700 之間,故X線的波長比可見光的短得多。 包括可見光和X射線在內(nèi)的所有電磁輻射都具有波粒二象性波
3、動性和粒子性的雙重性質(zhì),既可看成是一種波動,具有一定波長和頻率,又可看成是一種以光速c運動的粒子集團(tuán)光子(量子)流,每個光子都具有一定的能量,即: =h=hc/,X射線的產(chǎn)生: 高速運動著的電子突然被阻止時,伴隨著電子動能的消失或轉(zhuǎn)化,會產(chǎn)生X射線。因此,要獲得X射線,必須滿足以下條件:產(chǎn)生并發(fā)射自由電子的電子源,如加熱鎢絲發(fā)射熱電子(電流3-4安培);在真空中(一般為10-6mmHg),使電子作定向的高速運動;在高速電子流的運動路程上設(shè)置一障礙物(陽極靶),使高速運動的電子突然受阻而停止下來。這樣,靶面上就會發(fā)射出X射線。 X光管工作原理:高速運動的電子與物體發(fā)生碰撞時,發(fā)生能量轉(zhuǎn)換,電子的
4、運動受阻失去動能,其中一小部分(1%左右)能量轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線的能量產(chǎn)生X射線,絕大部分能量轉(zhuǎn)變成熱能使物體(靶)溫度升高。,X射線管:管壓10-6mm汞柱, ,高壓30-50KV。,2、 X射線的特征,(1)肉眼看不到,但能使某些物質(zhì)(鉑氰化鋇)發(fā)出可見熒光;具有感光性,使照相底片感光;具激發(fā)本領(lǐng),使氣體電離; (2)具有強穿透性,即能透過可見光不能透過的物體; (3)具直射性,在電場和磁場中不偏轉(zhuǎn),通過物體時無反射、折射現(xiàn)象,通過普通光柵不引起衍射; (4)對生物具有很厲害的生理作用,可殺死白細(xì)胞。,3、 X射線的應(yīng)用領(lǐng)域,1、 X射線物相分析法作為一種有效的分析手段,在地質(zhì)、土壤、冶金、石油
5、、化工、高分子物質(zhì)、藥物、建材、陶瓷及紡織、食品工業(yè)等許多領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。 2、我國在二十世紀(jì)三十年代開始使用醫(yī)用X射線。,二、X射線的應(yīng)用,1、X射線透視技術(shù) 2、X射線在礦物鑒定上的應(yīng)用,1、X射線透視技術(shù),依據(jù):X射線能透過可見光不能透過的物體,且隨物質(zhì)密度的不同,X射線所能透過的程度也不同。目前廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和機械的無損探傷等工藝上。 特點:波長短(0.01),能量大為硬射線,它穿透物質(zhì)的能力強,相對而言不易被人體組織所吸收。,電子計算機X射線斷層掃描技術(shù),英文全稱:electronic computer X-ray tomography technique CT是一種功能齊全的
6、病情探測儀器,它是電子計算機X射線斷層掃描技術(shù)簡稱。 CT的工作程序是這樣的:它根據(jù)人體不同組織對X線的吸收與透過率的不同,應(yīng)用靈敏度極高的儀器對人體進(jìn)行測量,然后將測量所獲取的數(shù)據(jù)輸入電子計算機,電子計算機對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后,就可攝下人體被檢查部位的斷面或立體的圖像,發(fā)現(xiàn)體內(nèi)任何部位的細(xì)小病變。,CT機,A,B,C,A. 腦部圖片 B. 這個人很慘,正在做CT C. 發(fā)炎的骨骼關(guān)節(jié),頸部淋巴轉(zhuǎn)移CT圖,2、X射線在礦物鑒定上的應(yīng)用,注意,注意, 這是重點 精彩現(xiàn)在開始!,物相分析的基本原理,理論依據(jù) 任何一種結(jié)晶物質(zhì)都具有特定的晶體結(jié)構(gòu),在一定波長的X射線照射下,每種晶體物質(zhì)都給出自己特有的衍
7、射花樣。 不可能存在化學(xué)成分和衍射花樣完全相同的兩種不同物質(zhì)。由不同物質(zhì)組成的混合物的衍射花樣是混合物中各物相衍射花樣的機械疊加。 物相分析是針對結(jié)晶物質(zhì)而言的。,射入晶體后產(chǎn)生的現(xiàn)象,二次射線 (1)相干散射(古典散射) 入射X射線使晶體中電子振動產(chǎn)生的二次射線,與入射X射線的波長相等,結(jié)構(gòu)分析采用。 (2)不相干散射(量子散射或康普頓散射) 入射X射線的光子與原子外層電子相碰,將一部分能量傳給電子,電子以一定能量飛出原子之外。其波長比入射X射線的波長要長些。 (3)熒光散射(特征散射) 入射X射線激發(fā)了晶體原子中電子而產(chǎn)生的二次射線,其波長隨晶體中原子種類而異。是X射線熒光光譜定性、定量分析的基礎(chǔ),可測礦物中Zr, Hf, Th, U等的含量,但在結(jié)構(gòu)中,只產(chǎn)生不希望的背景。,反沖電子:具有一定能量的入射光子,與物質(zhì)內(nèi)部束縛很松的電子(自由電子)碰撞后,丟失一部分能量并沿一定角度散射。獲得能量的電子便與入射光子方向成一定角度方向運動,該電子稱為康普頓電子。,光電子:光
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