1、,X射线光谱法,（简介）,郝秀峰,2班 03 081040,X射线,1895年伦琴（W.C.Roentgen）研究阴极射线管时，发现管的对阴极能放出一种有穿透力的肉眼看不见的射线。由于它的本质在当时是一个未知数，故称之为X射线。,是由于高能电子的减速运动或原子内层轨道电子跃迁所产生的短波电磁辐射。X射线和可见光一样属于电磁辐射，但其波长比可见光短得多，在10-610nm。在X射线光谱法常用波长在0.012.5nm。,由于X射线属于电磁波，所以能产生反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振和吸收等现象。大多数关于X射线光学性质的研究及其应用都集中在散射和衍射现象上，尤其是衍射方面。X射线衍射方法是当今
2、研究物质微观结构的主要方法。并且由于其波长小，频率高，在医学等很多领域应用广泛。像：X光机。,在这里我介绍的是它在化学分析中的一种应用：X光谱分析法。光谱分析法按应用的X光的性质不同可以分为：X射线荧光法，X射线吸收法，X射线衍射法,这些方法应用的仪器相差不多,都包括：光源、入射辐射波长限定装置、试样台、辐射监测器或变换器、信号处理和读取器。也就是都必须经历：X射线的产生、处理（波长等）、检测三个步骤。此外，还有X射线的防护。,下面我将详细介绍一下相关的流程：,X射线的产生,分析中常用的光源是X射线管，一般是由一个带铍窗口（可以透过X射线）的防护线的重金属罩和一个具有绝缘性能的真空玻璃罩组成的
3、套管。它有两个电极：作为阴极的用于发射电子的灯丝（钨丝）和作为阳极的用于接受电子轰击的靶（又称对阴极）。X射线管供电部分至少包含有一个使灯丝加热的低压电源和一个给两极施加高电压的高压发生器。由于总是受到高能量电子的轰击，阳极还需要强制冷却。,灯丝被通电加热至高温时（达2000），大量的热电子产生，在极间的高压作用下被加速，高速轰击到靶面上。高速电子到达靶面，运动突然受阻，其动能部分转变为辐射能，以X射线的形式放出，这种形式产生的辐射称为轫致辐射。轰击到靶面上电子束的总能量只有极小一部分转变为X射线能,靶面发射的X射线能量与电子束总能量的比率可用下面的近似公式表示：= 1.1109 Z V （1
4、.1）,除了X射线管许多放射性物质可以用于X射线荧光和吸收分析。常用的放射性元素为：55Fe57Co109Cd,125I.,X射线的处理,主要是波长的处理，在X射线衍射实验中：如果所用X射线波长较短，正好小于样品组成元素的吸收限，则X射线将大量地被吸收，产生荧光现象，造成衍射图上不希望有的深背景；如果所用X射线波长正好等于或稍大于吸收限，则吸收最小。,因此进行衍射实验时应该依据样品的组成来合理地选择工作靶的种类：应保证样品中最轻元素（钙和原子序数比钙小的元素除外）的原子序数比靶材元素的原子序数稍大或相等。如果靶材元素的原子序数比样品中的元素原子序数大24，则X射线将被大量吸收因而产生严重的荧光
5、现象，不利于衍射分析。,使X射线管产生的X射线单色化，常采用滤波片法。利用滤波片的吸收限进行滤波，除去不需要的K线，使用滤波片是最简单的单色化方法，但只能获得近似单色的X射线。原子序数低于靶元素原子序数1或2的元素，其K吸收限波长正好在靶元素的K和K波长之间，因此对于每种元素作为靶的X射线管，理论上都能找到一种物质制成它的K滤波片。使用K滤波片还可以吸收掉大部分的“白色” 射线（图1.8）。滤波片的厚度通常按K的剩余强度为透过滤波片前的0.01计算，此时K通常被衰减掉一半,此外还有X射线单色器，是由一对光束准直器和色散元件组成，是X射线光谱仪的部分。,X射线的检测,常用的检测手段,荧光板。荧光
6、板是将ZnS、CdS等荧光材料涂布在纸板上制成，常用来确认光源产生的原射线束的存在。,照相方法。X射线与可见光一样，能够使感光乳剂感光。当感光乳剂受到X射线照射后，AgBr颗粒离解形成显影核，经过显影而游离出来的单质银微粒使感光处变黑。是最早使用的检测并记录X射线的方法，直到现在仍是一种常用的基本方法。,正比计数管（PC）。正比计数管（PC）和电离室、盖革计数管都是气体器件，但后两者在X射线分析仪器中已经不常使用。PC一般以一个内径约25mm的金属圆筒作为阴极，圆筒中心有一根拉成直线的钨丝作为阳极，筒内充满0.5至1个大气压的氩气或氙气，并加有10%左右的淬灭气体（一般为CH4、乙醇或Cl2）
7、。圆筒的侧壁或一端设有入射X射线的“窗”，由于衍射实验使用的X射线的多为软X射线，因此要求窗壁极薄，所用窗口材料通常为云母片或者铍片。,此外还有：NaI(Tl)闪烁计数管(SC)，位敏正比计数管(多丝正比计数管)，位敏正比计数管(多丝正比计数管)， X射线电视，就不详加介绍,现在我就大体介绍一下各种方法。,通俗一点说就是当用X射线照射物质时，会发生散射现象和吸收现象，还会发生特征X荧光射线，荧光的波长与元素的种类有关，据此可进行定性分析；荧光的强度与元素的含量有关，据此可进行定量分析。它可能是元素分析中最为有效的方法之一。,但它也有局限性：不能分析原子序数小于5的元素；灵敏度不够高；对标准式样
8、要求很严格。,X射线吸收法,X射线吸收法的应用远不及X射线荧光法广泛。因为它涉及的技术与荧光法比起来相当麻烦和耗时。它是利用X辐射线或带的减弱来进行分析的，一般仅用于由轻元素组成基体的试样里的单个原先子序数的测定。,X射线衍射法,X射线照射到晶体上发生散射，其中衍射现象是X射线被晶体散射的一种特殊表现。晶体的基本特征是其微观结构（原子、分子或离子的排列）具有周期性，当X射线被散射时，散射波中与入射波波长相同的相干散射波，会互相干涉，在一些特定的方向上互相加强，产生衍射线。晶体可能产生衍射的方向决定于晶体微观结构的类型（晶胞类型）及其基本尺寸（晶面间距，晶胞参数等）；而衍射强度决定于晶体中各组成原子的元素种类及其分布排列的坐标。,晶体衍射方法是目前研究晶体结构最有力的方法。,根据研究对象的不同可以分为多晶粉末法和单晶衍射法。前者是用来确定立方晶的晶体结构的点阵形式、晶胞参数及简单结构的原子结构。后者则可以精确给出晶胞参数，还有晶体中成键原子的键长、键角等重要的结构化学数据。,参考文献：仪器分析武汉大学化学系编,坚决打击盗版！,简介到此结束,Thank you !,
