现代材料检测X射线物理学基础学习教案

会计学1现代材料现代材料(cilio)检测检测 X射线物理学基射线物理学基础础第一页，共61页。2n采用现代检测分析技术：三个部分采用现代检测分析技术：三个部分第2页/共61页第二页，共61页。3第3页/共61页第三页，共61页。4第4页/共61页第四页，共61页。5可以与检测专业人员商讨材料分析研究的实验方案；具备从事材料分析检测工作的基本能力和新技术的自学能力。第5页/共61页第五页，共61页。6第6页/共61页第六页，共61页。7第7页/共61页第七页，共61页。8Frau Rntgens hand第8页/共61页第八页，共61页。9第一章第一章 X射线的性质射线的性质(xngzh)1. X射线的发现与产生射线的发现与产生1.1 X射线的发现：射线的发现： 1895年，德国物理学家年，德国物理学家(w l xu ji)伦琴在研究真空管高压放电伦琴在研究真空管高压放电现象时偶然发现，也叫伦琴射线。现象时偶然发现，也叫伦琴射线。因此，因此，1901年成为世界上第一位年成为世界上第一位诺贝尔奖获得者。诺贝尔奖获得者。第9页/共61页第九页，共61页。10年 份学 科得奖者内 容1901物理伦琴Wilhelm Conral RontgenX射线的发现1914物理劳埃Max von Laue晶体的X射线衍射亨利.布拉格Henry Bragg劳伦斯.布拉格Lawrence Bragg.1917物理巴克拉Charles Glover Barkla元素的特征X射线1924物理卡尔.西格班Karl Manne Georg Siegbahn X射线光谱学戴维森Clinton Joseph Davisson汤姆孙George Paget Thomson1954化学鲍林Linus Carl Panling化学键的本质肯德鲁John Charles Kendrew帕鲁兹Max Ferdinand Perutz1962生理医学Francis H.C.Crick、JAMES d.Watson、Maurice h.f.Wilkins脱氧核糖核酸DNA测定1964化学Dorothy Crowfoot Hodgkin青霉素、B12生物晶体测定霍普特曼Herbert Hauptman卡尔Jerome Karle鲁斯卡E.Ruska电子显微镜宾尼希G.Binnig扫描隧道显微镜罗雷尔H.Rohrer布罗克豪斯 B.N.Brockhouse中子谱学沙尔 C.G.Shull中子衍射1986物理1994物理1962化学蛋白质的结构测定1985化学直接法解析结构1915物理晶体结构的X射线分析1937物理电子衍射第10页/共61页第十页，共61页。111895年，德国物理学家伦琴（Rntgen,W.C.）发现(fxin)X射线1912年，德国物理学家劳厄（Von.Laue,M） 等人发现(fxin)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.) 开创X射线晶体结构分析的历史第11页/共61页第十一页，共61页。121.2 X射线射线(shxin)的产生：的产生：第12页/共61页第十二页，共61页。131.2 X射线射线(shxin)的产生：的产生： 高速运动着的带电（或不带电）与某种物质相撞高速运动着的带电（或不带电）与某种物质相撞击后突然减速或停止运动，粒子的大部分动能（约击后突然减速或停止运动，粒子的大部分动能（约99）都转变为热能，小部分能量（约）都转变为热能，小部分能量（约1）转化）转化为为 X 射线射线(shxin)能量。能量。 图11 X射线管剖面(pumin)示意图第13页/共61页第十三页，共61页。141.2.1 X射线产生的基本射线产生的基本(jbn)条件：条件：第14页/共61页第十四页，共61页。151.2.2 X射线产生装置射线产生装置(zhungzh)示意图解释：示意图解释：第15页/共61页第十五页，共61页。161.3 X射线射线(shxin)的本质的本质第16页/共61页第十六页，共61页。171.3 X射线射线(shxin)的本质的本质现象第17页/共61页第十七页，共61页。181.3 X射线射线(shxin)的本质的本质第18页/共61页第十八页，共61页。19 h hc/ h为普朗克常数桥梁作用第19页/共61页第十九页，共61页。202. X射线射线(shxin)谱谱 X X射线管阳极靶发射射线管阳极靶发射(fsh)(fsh)出的出的X X射线谱分为两类：连续射线谱分为两类：连续X X射线谱和特征射线谱和特征X X射线谱。射线谱。 第20页/共61页第二十页，共61页。21图图21 各管电压各管电压(diny)下下Mo阳极的阳极的X射线谱射线谱返回返回(fnhu)第21页/共61页第二十一页，共61页。222.1 2.1 连续连续X X射线谱定义射线谱定义定义：波长在一定范围定义：波长在一定范围(fnwi)(fnwi)连连续分布的续分布的X X射线，射线，I I和和构成连续构成连续X X射线谱射线谱当管压很低（小于当管压很低（小于20KV 20KV 时），由时），由某一短波限某一短波限00开始直到波长无开始直到波长无穷大穷大，波长连续分布，波长连续分布随管压增高，随管压增高，X X射线强度增高，连射线强度增高，连续谱峰值所对应的波长（续谱峰值所对应的波长（1.5 1.5 00处处) )向短波端移动向短波端移动0 0 正比于正比于1/V, 1/V, 与靶元素无关与靶元素无关第22页/共61页第二十二页，共61页。23n强度强度I I：由单位时间内通过：由单位时间内通过(tnggu)(tnggu)与与X X射线传播方向垂直射线传播方向垂直的单位面积上的光量子数的能量的单位面积上的光量子数的能量总和决定（粒子性观点描述）总和决定（粒子性观点描述）n单位时间通过单位时间通过(tnggu)(tnggu)垂直于传垂直于传播方向的单位截面上的能量大小，播方向的单位截面上的能量大小，与与A2A2成正比（波动性观点描述）成正比（波动性观点描述）第23页/共61页第二十三页，共61页。242.2 2.2 短波限的出现短波限的出现 对对X X射线管施加不同电压时，在射线管施加不同电压时，在X X射射线的强度线的强度(qingd)I (qingd)I 随波长随波长变化的变化的关系曲线中，在各种管压下的连续谱关系曲线中，在各种管压下的连续谱都存在一个最短的波长值都存在一个最短的波长值00，称为短，称为短波限。波限。第24页/共61页第二十四页，共61页。252.3 2.3 连续连续(linx)X(linx)X射线谱的形成：射线谱的形成：第25页/共61页第二十五页，共61页。26能量一次性转化为一个光量子第26页/共61页第二十六页，共61页。27n01.24/ V （nm) 式说明式说明(shumng)，短波限只与管压有，短波限只与管压有关，固定管压，改变管电流和靶关，固定管压，改变管电流和靶时，时， 0不变。不变。n管压增高，电子与靶碰撞次数及管压增高，电子与靶碰撞次数及X射线光量子的能量增高，所以射线光量子的能量增高，所以连续谱各波长的强度相应增高，连续谱各波长的强度相应增高，各曲线峰值对应的各曲线峰值对应的值和值和0都向短都向短波方向移动。波方向移动。第27页/共61页第二十七页，共61页。282.4 X2.4 X射线管的效率射线管的效率(xio l)(xio l)第28页/共61页第二十八页，共61页。293. 特征特征(tzhng)（标识）（标识）X射线谱射线谱第29页/共61页第二十九页，共61页。30第30页/共61页第三十页，共61页。31第31页/共61页第三十一页，共61页。32辐射出来变成光子能量(nngling)，且这降低能量(nngling)为固定值（因原子序数固定），因而固定，所以辐射出特征X射线谱。第32页/共61页第三十二页，共61页。33n32）第33页/共61页第三十三页，共61页。34第34页/共61页第三十四页，共61页。35第35页/共61页第三十五页，共61页。36ZK1第36页/共61页第三十六页，共61页。37n当工作电压为K系激发压3-5倍时，I特征/I连续 最大第37页/共61页第三十七页，共61页。384. X射线与物质射线与物质(wzh)的相互作用的相互作用第38页/共61页第三十八页，共61页。394. X射线与物质射线与物质(wzh)的相互作用的相互作用第39页/共61页第三十九页，共61页。404.X射线与物质射线与物质(wzh)的相互作用的相互作用第40页/共61页第四十页，共61页。22cos1220RrIIee第41页/共61页第四十一页，共61页。42第42页/共61页第四十二页，共61页。4322cos12第43页/共61页第四十三页，共61页。44第44页/共61页第四十四页，共61页。45n(荧光X射线)和俄歇效应。第45页/共61页第四十五页，共61页。46X射线激发(jf)所产生的特征X射线称为二次特征X射线或荧光X射线。第46页/共61页第四十六页，共61页。47第47页/共61页第四十七页，共61页。48kkkkkkVeVhceVcheVWh24. 1Vk 为K系辐射(fsh)的激发电压第48页/共61页第四十八页，共61页。49n在讨论X射线被物质吸收（光电吸收）时， K 叫吸收限。第49页/共61页第四十九页，共61页。50使该电子受激发逸出原子外，变成二次电子，叫俄歇电子。第50页/共61页第五十页，共61页。51图41 光电子、俄歇电子和荧光X射线三种(sn zhn)过程示意图见第51页/共61页第五十一页，共61页。52第52页/共61页第五十二页，共61页。53NiiiW1mNN种元素组成，Wi为各元素的质量(zhling)分数， 为第i元素的质量(zhling)吸收吸收i第53页/共61页第五十三页，共61页。54第54页/共61页第五十四页，共61页。55第55页/共61页第五十五页，共61页。56图4-2 铜辐射在通过(tnggu)镍率波片以前a和以后b的强度比较，虚线为镍的质量吸收系数第56页/共61页第五十六页，共61页。57第57页/共61页第五十七页，共61页。58第58页/共61页第五十八页，共61页。59第59页/共61页第五十九页，共61页。605. 实验室条件实验室条件(tiojin)下对下对X射线的安全射线的安全防护防护第60页/共61页第六十页，共61页。61感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第61页/共61页第六十一页，共61页。