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1、第一部分第一部分 基本原理基本原理第一部分 基本原理第一章第一章X射线的产生和性质射线的产生和性质第一章 X射线的产生和性质1.1.1.X射线的发现射线的发现 1895W.C.Rntgen(Germanphysicist)1.1X射线的本质射线的本质1.1.1.X射线的发现1.1 X射线的本质 1.1.2X射线的特性及应用射线的特性及应用不可见不可见 沿直线传播沿直线传播 穿透力强穿透力强 能使许多物质发光能使许多物质发光 对生物细胞有杀伤作用对生物细胞有杀伤作用x射线基本原理分析ppt课件1.1.3 X射射线线的的本本质质X射线究竟是粒子流，还是电磁波？射线究竟是粒子流，还是电磁波？1.1.
2、3 X射线的本质X射线究竟是粒子流，还是电磁波？有一种鉴定方法就是看有一种鉴定方法就是看X射射线能否借助含有一系列细线线能否借助含有一系列细线的衍射光栅而衍射。要想得的衍射光栅而衍射。要想得到适当的衍射，这些细线的到适当的衍射，这些细线的间距必须大致与辐射线的波间距必须大致与辐射线的波长大小相等长大小相等。德国物理学家劳厄德国物理学家劳厄有一种鉴定方法就是看X射线能否借助含有一系列细线的衍射光栅而晶体内部原子晶体内部原子规律性地排布规律性地排布设想设想X射线是极短的电磁波，其波长和晶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，那么当体中原子间距具有相同的数量级，那么当用用X射线
3、照射晶体时应能观察到干涉现象。射线照射晶体时应能观察到干涉现象。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n劳厄的劳厄的X射线衍射实验表明射线衍射实验表明X射线是一射线是一种电磁波种电磁波。劳厄的X射线衍射实验表明X射线是一种电磁波。波长很短波长很短:10-2-102埃埃波粒二象性波粒二象性 波长很短:10-2-102埃 波粒二象性1.2 X射线的产生射线的产生nX X射线管射线管n同步辐射同步辐射X X射线源射线源1.2 X射线的产生X射线管X射线管射线管X X射线管的基本构造射线管的基本构造 X射线管X射线管的基本构造特殊结构的特殊结构的X射线管射线管旋转阳极旋转阳极X射线
4、管射线管-功率大功率大(强度大强度大)细聚焦细聚焦X射线管射线管-分辨率高分辨率高特殊结构的X射线管 同步辐射同步辐射X X射线源射线源 速度接近光速的带电粒子在速度接近光速的带电粒子在磁场中作圆周运动时，会沿磁场中作圆周运动时，会沿着偏转轨道切线方向发射连着偏转轨道切线方向发射连续谱的电磁波。续谱的电磁波。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n同同步步辐辐射射光光频频谱谱宽宽且且连连续续可可调调：具具有有从从远远红红外外、可可见见光光、紫紫外外直直到到X X射射线线范范围围内内的的连连续续光光谱谱n亮亮度度高高：同同步步辐辐射射光光源源的的X X射射线线亮亮度度比比常
5、常规规X X光光机机的的高高好好几几个个数数量量级级n高高准准直直度度、高高纯纯净净性性、精精确确度度高高以以及及高高稳稳定定等等独独特特的的性性能能。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Xn连续连续X射线谱射线谱(多色多色X射线射线)n标识标识X射线谱射线谱(单色单色X射线射线)1.3X射线谱射线谱intensitywavelengthwavelengthintensityK K K K 连续X射线谱标识X射线谱1.3 X射线谱intensi1.3.1连续连续X射线谱射线谱intensitywavelengthI Imaxmax mm 0 0 短波限短波限 0 0 连续
6、谱连续谱1.3.1 连续X射线谱intensitywavelengtK1 1.11.4 10-9e.g.forW(Z=74)whenV=100kV,=1%连续连续X X射线的总强度射线的总强度X X射线管发射连续射线管发射连续X X射线的效率射线的效率K11.11.410-9 e.g.for W(Z=71.3.2标识标识X射线谱射线谱wavelengthintensityK K 1.3.2 标识X射线谱wavelengthintensi标识谱标识谱产生机理产生机理wavelengthintensityK K 电子电子(eV)X射线射线n2n1n3KLM标识谱产生机理wavelengthinte
7、nsityKK标识谱标识谱特点特点 若干个系若干个系 K K、L L、M M辐射辐射 KLMNeutralatomKexcitationKexcitationLexcitationLexcitationK K radiationradiationK K radiationradiationL L MM标识谱特点 若干个系 K、L、M辐射 KLMN标识谱标识谱特点特点wavelengthintensityK K K K IK IK K K 2K 1电子电子(eV)X射线射线n2n1n3KLM标识谱特点wavelengthintensityKKIK标识谱标识谱特点特点 激发电压激发电压V VK K
8、管管电电压压增增大大到到一一定定值值后才会产生后才会产生X X射线。射线。n欲欲激激发发出出靶靶材材原原子子内内层层电电子子，例例如如K K层层电电子子，阴阴极极射射来来的的电电子子的的动动能能必必须须等等于于或或大大于于K K层层电电子子与与原原子子核核结结合合能能E EK K，或或K K层层电电子子逸逸出出原原子子所所做的功做的功W WK K，即，即n1-20KVn2-25KVn3-35KV标识谱特点欲激发出靶材原子内层电子，例如K层电子，阴极射来的标识谱标识谱特点特点 -Z-Z若若n1=1,n2=2，则，则-莫塞莱定律莫塞莱定律标识谱特点若n1=1,n2=2，则-莫塞莱定律WhereK2and nareconstants,n=1.5forKseries;n=2forLseries标识标识X射线的强度射线的强度wavelengthintensityK K K K Where K2 and n are constants,12345V/VKI I标标标标/I/I连连连连selectionofworkingvoltageselectionofworkingvoltagewhenwhenV V/V VK K=35,maximum=35,maximumI I标标标标/I I连连连连 obtainedobtained.1 2 3 4 x射线基本原理分析ppt课件
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