X射线光谱与电子能谱分析法课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,00:16:31,#,01:33:22,一、概述,generalization,X-,射线：波长0.00150,nm,；,X-,射线的能量与原子轨道能级差的数量级相同；,X-,射线光谱,X-,射线荧光分析,X-,射线吸收光谱,X-,射线衍射分析,X-,射线荧光分析,利用元素内层电子跃迁产生的荧光光谱，应用于元素的定性、定量分析；固体表面薄层成分分析；,02:34:51一、概述 generalization,1,01:33:22,电子能谱分析,电子能谱分析,紫外光电子能谱,X-,射线光电子能谱,Auger,电子能谱,利用元素受激发射的内层电子或价电子的能量分布进行元素的定性、定量分析；固体表面薄层成分分析；,02:34:51 电子能谱分析电子能谱分析紫外光电子能谱X,2,01:33:22,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,02:34:51 共同点(1)属原子发射光谱的范畴；,3,01:33:22,二、,X,射线与,X,射线光谱,X-ray and X-ray spectrum,1.初级,X,射线的产生,X-,射线：波长0.00150,nm,的电磁波；,0.0124,nm；(,超铀,K,系谱线)(,锂,K,系谱线),高速电子撞击阳极(,Cu、Cr,等重金属)：热能(99%)+,X,射线(1%),高速电子撞击使阳极元素的内层电子激发；产生,X,射线辐射；,02:34:51二、X射线与X射线光谱 X-,4,01:33:22,2.,X,射线光谱,（1）连续,X,射线光谱,电子靶原子，产生连续的电磁辐射，连续的,X,射线光谱；,成因：,大量电子的能量转换是一个随机过程，多次碰撞；,阴极发射电子方向差异，能量损失随机；,02:34:512.X射线光谱（1）连续X射线光谱,5,01:33:22,（2）,X,射线特征光谱,特征光谱产生：,碰撞跃迁(高)空穴跃迁(低),特征谱线的频率：,R,=1.09710,7,m,-1,Rydberg,常数；,核外电子对核电荷的屏蔽常数；,n,电子壳层数；,c,光速；,Z,原子序数；,不同元素具有自己的特征谱线,定性基础。,02:34:51（2）X射线特征光谱特征光谱产生：R=1.0,6,01:33:22,跃迁定则：,(1)主量子数,n,0,(2),角量子数,L,=1,(3)内量子数,J,=,1，0,J,为,L,与磁量子数矢量和,S,；,n=,1,2,3，,线系,线系,线系；,L,K,层,K,；,K,1,、,K,2,M,K,层,K,；,K,1,、,K,2,N,K,层,K,；,K,1,、,K,2,M,L,层,L,；,L,1,、,L,2,N,L,层,L,；,L,1,、,L,2,N,M,层,M,；,M,1,、,M,2,02:34:51跃迁定则：(1)主量子数 n0,7,01:33:22,特征光谱,定性依据,L,K,层；,K,线系；,n,1,=2，,n,2,=1；,不同元素具有自己的特征谱线,定性基础,；,谱线强度,定量,；,02:34:51特征光谱定性依据LK层；K 线系；,8,01:33:22,三、,X,射线的吸收、散射与衍射,absorption,diffuse and diffraction of X-ray,1.,X,射线的吸收,d,I,0,=-,I,0,l,d,l,l,：,线性衰减系数；,d,I,0,=-,I,0,m,d,m,m,：,质量衰减系数；,d,I,0,=-,I,0,n,d,n,n,：原子衰减系数；,衰减系数的物理意义：单位路程(,cm,)、,单位质量(,g)、,单位截面(,cm,2,),遇到一个原子时，强度的相对变化（,衰减,）；,符合光吸收定律：,I,=,I,0,exp,(-,l,l,),固体试样时，采用,m,=,l,/,（：密度）；,02:34:51三、X射线的吸收、散射与衍射 absorp,9,01:33:22,X,射线的吸收,X,射线的强度衰减：吸收+散射；,总的质量,衰减,系数,m,：,m,=,m,+,m,m,：质量吸收系数；,m,：质量散射系数；,N,A,：Avogadro,常数；,A,r,：,相对原子质量；,k,：,随吸收限改变的常数；,Z,：,吸收元素的原子序数；,：波长；,X,射线的,；,Z,，越易吸收；,，穿透力越强；,02:34:51X射线的吸收 X射线的强度衰减,10,01:33:22,元素的,X,射线吸收光谱,吸收限(吸收边)：,一个特征,X,射线谱系的临界激发波长；,在元素的,X,射线吸收光谱中，,质量吸收系数,发生,突变,；呈现,非连续性,；上一个谱系的吸收结束，下一个谱系的吸收开始处；,能级(,M,K,),吸收限(波长,),，,激发需要的能量,。,02:34:51元素的X射线吸收光谱 吸收限(吸收边)：,11,01:33:22,2.,X,射线的散射,X,射线的强度衰减：吸收+散射；,X,射线的,；,Z,，越易吸收，,吸收散射,；,吸收为主；,，,Z,；穿透力越强；,对轻元素,N,C,O，,散射为主；,(1),相干散射(,Rayleigh,散射，弹性散射,),E,较小、,较长的,X,射线,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。,实验可观察到该现象；测量晶体结构的物理基础；,X,射线,碰撞,新振动波源群,相干散射,02:34:512.X射线的散射 X射线的强度衰,12,01:33:22,（2）非相干散射,Comptom 散射、非弹性散射；Comptom-吴有训效应；,X,射线,非弹性碰撞,，方向，变,反冲电子,波长、周相不同，无相干,=-=,K,(1-,cos),K,与散射体和入射线波长有关的常数；,Z,，非相干散射；,衍射图上出现连续背景。,02:34:51（2）非相干散射Comptom 散射、非弹性,13,01:33:22,3,.,X,射线的衍射,相干散射线的干涉现象；,相等，相位差固定，方向同，,n,中,n,不同，产生干涉。,X射线的衍射线：,大量原子散射波的叠加、干涉而产生最大程度加强的光束；,Bragg,衍射方程：,DB,=,BF,=,d,sin,n,=2,d,sin,光程差为,的整数倍时相互加强；,02:34:513.X射线的衍射 相干散射线的干涉现象,14,01:33:22,Bragg,衍射方程及其作用,n,=2,d,sin,|,sin,|1；,当,n,=1,时，,n,/2,d,=,|,sin,|1，,即,2,d,；,只有当入射,X,射线的波长,2,倍晶面间距时，才能产生衍射,Bragg,衍射方程重要作用：,(1)已知,，测,角，计算,d,；,(2),已知,d,的晶体，测,角，得到特征辐射波长,，确定元素，,X,射线荧光分析的基础。,02:34:51Bragg衍射方程及其作用 n,15,01:33:22,内容选择,第一节,X,射线与,X,射线光谱分析,X-ray and X-ray spectr,ometry,第二节,X,射线荧光分析,X-ray fluorescence spectrometry,第三节,X,射线衍射分析,X-ray diffraction analysis,第四节,X,射线光电子能谱,X-ray electron spectroscopy,结束,02:34:51内容选择第一节 X射线与X射线光谱分析结束,16,