1、X光的发现,1895年,德国物理学家伦琴(W.C.R0ntgen,1845-1923)发现:阴极射线管被包好，远距离一镀有铂氰酸钡的屏出现微弱荧光。显而易见的特点:它能穿过不透明物质.人类历史上第一次观察到了人手骨骼的影象。以数学上惯用的假定词X作为它的代名词.,X射线的产生,一.真空管中以高电压加速电子束轰击金属靶。二.同步回旋加速器中产生：强度高、单色性好、频率可选择。三.用X射线或低能射线激发（XIX）二次X射线。,X光特征与性质：,特征：电磁波、波长介于紫外与射线之间。短波：0.001nm-10nm.(硬波软波），光子能量大。具有一定的穿透能力。会发生与可见光类似的反射、折射、偏振、吸
2、收、散射等各种物理现象。性质：连续谱、标识谱。不能被磁场所偏转,钼靶（42MO）X射线谱：,连续谱：对一定的金属靶极，当加速电压小于某一临界值时，电子束的能量较小，与金属靶极碰撞而产生轫致辐射，它的谱线是连续的。产生：,连续谱的特征,X射线管的高压增加时，（保持管电流不变），可得不同的强度-波长曲线。1高压增加时，各种波长的射线强度都增加；2. 最大强度所对应的波长变短（曲线极大值左移）；3. 短波限0变小。,连续谱的特征,3. 短波限0变小。连续谱线总能量：效率：1%左右经验规律m=1.50 m:连续谱中强度最大处的波长。管电流仅对连续谱的强度有影响。,标识谱,高压使物质原子内层电子被击出，
3、使原子处于电离状态。外层电子向内层跃迁，产生光子，发射特征X射线。,标识谱,原子能级是不连续的，所以标识谱是分立谱线，特征谱。波长与元素有关。与物质性质（原子序数）有关。,标识谱,莫塞来定律：同一谱系的频率与元素的原子序数Z有关：Z增大，波长变小。阳极靶元素发出的X射线标识谱的频率的平方根与原子序数Z成一定的线性关系,即,X射线与物质的相互作用,X光与物质相互作用时，会产生各种复杂的物理、化学、和生化过程，引起各种效应。即能破坏物质的化学键，也能促使新键形成，促进物质的合成，引起生物效应，使新陈代谢发生变化。X光与物质之间的物理作用而言，可以分为两类：即被电子散射或被原子吸收。散射有两种：相干
4、散射（不引起能量变化）与非相干散射（康普顿散射，引起能量变化）。,X射线的吸收与应用,实验指出:质量衰减系数与物质的原子序数Z有关.与吸收体的物理状态无关.例水:液,固,气态均同.,2.衰减-吸收:是真实吸收和散射的联合效应:,X射线的散射,非相干散射（康普顿散射）:二次射线与入射X频率不相同。无一定的周相差。波长差：对衍射没有贡献。增加本底。,X射线与物质的相互作用,简图,X射线衍射,可见光光栅X射线晶体：X射线晶体学绝大多数固体物质都是晶体.晶体特点:单晶,多晶.可分为七个晶系，14种晶胞。晶轴、晶面、晶格（常数）如人的指纹.,X光衍射,X射线在晶体中的衍射，从本质上讲，是晶体原子对X射线
5、产生的散射射线之间相互干涉的结果。X 光衍射必须通过晶体实现.例如：(LiF201pm,Nacl282pm,1nm=1000pm)劳厄衍射与布喇格衍射。,从透射观点出发的劳厄衍射：,采用连续光谱。三方程：,劳厄法,布喇格衍射：.,从反射观点考虑的布喇格法。一晶面干涉总是加强。二晶面干涉加强公式：2dsin=n.,可见光与X射线在晶体上反射的区别：,1。可见光仅在表面反射，X射线在晶体表面与内部都可以反射。2。可见光在任何角度上反射，X射线仅对某些角度（布喇格角）有反射。3。可见光在镜面反射可达100%，X射线反射则很弱。,从透射观点出发的劳厄衍射与布喇格衍射公式本质上的一致性。,X光实验仪：德
6、国,分三部分：左：控制仪（参数设置）中：X光管右：测量室（出射缝、样品支架、探测器。）,实验参数设置:,X光管的高压电流调节.扫描角度时间调节耦合方式.入射角与反射角:靶转角度与探测器转角度关系?实验参数与条件的设置。不同实验内容参数的设计.,X光实验内容：,1、利用钼靶的特征X射线与晶格常数。(能级差：17.4KeV19.6Kev-7.1110-2nm,6.31 10-2nm)研究NaCl、LIF单晶的布拉格衍射定律。2.X光通过物质的衰减系数测定条件改变；连续谱特性；实验设计。,2.普朗克常数测定：,2、普朗克常数测定：,3.X光透射象观察,4.测量X光吸收与材料厚度关系.,5.测量X光的
7、吸收与材料原子序数的关系,2:同样厚度0.5mm.材料分别为：碳（Z=6）、铝（Z=13）、铁（Z=26）、铜（Z=29）、锆（Z=40）、银（Z=47）,6.康普顿效应：验证散射x射线光子能量的损失,1 测定未散射的x射线在铜滤片上的透射率T1和经过Al散射体后被散射的x射线在铜滤片的透射率T2.2 通过透射值的变化来确定散射x射线波长的变化3.对比实验测的波长改变值与康普顿散射理论的计算值,X射线的应用,劳厄法照相单晶定向：确定晶体内主要结晶学方向与试样的宏观坐标之间的关系。劳厄相法采用连续X光谱。方法：透射法、背射法。劳厄斑点.了解晶体内部的畸变、位错、缺陷，应力等信息-X射线形貌学。,思考题,1.X光与可见光在发光机制、光子能量、光波波长等方面有何区别？为什么低能电子轰击金属时，金属并不发可见光？为什么在气体放电管端加高电压，它并不发X光？2.说明实验内容1中，确定测角器零点方法的理由。找到计数最大值的意义是什么？,
