X射线与物质的相互作用 X射线的散射 指干 器粉 X射线被物质散射时，产生两种散射现象，即相干 散射和非相干散射。 光射线> 1-8X射线与物质的相互作用 1.X射线的散射 非相干散射一-康普顿效应 相干散射 非相干散射 非相干散射是康普顿： 内层电 束 1922到1923年间 ,康普顿C 的 Arthur Holly 9290 新的散 1962.3.15)观察到并用理论解释这 物理现象： 所以 X射线被物 产生射现象的基础 康普顿效应实验装置 康普顿效应-波长变长 波长改变的数值与散射角有关 a--6-A1-6s29=0.0281-c0s2 式中2θ为散射线与入射线的夹角
X射线与物质的相互作用 当一束X射线通过物体后，其强度将被衰减，它是被散射和 吸收的结果，并且吸收是造成强度衰减的主要原因。 ¡ ¡ ¡ X , , . X射线的散射 1. X 又称弹性散射（X射线与 物 质 原 子 的 内层 电 子 作 用）,散射波的波长和频率 与入射光相同(只改变方向, 不改变能量),这些新的散 射波之间可以发生干涉作 用，所以称为相干散射， 相干散射是X射线在晶体 中产生衍射现象的基础. 又称非弹性散射（与 束缚力不大的外层电 子或自由电子碰撞， 电子获得一部分动能 成为反冲电子），散 射波不仅改变方向， 能量也变小（频率变 小亦即波长变长）。 非相干散射 ----康普顿效应 非相干散射是康普顿： 1922 1923 Compton, Arthur Holly ,1892.9.10- 1962.3.15 X射线被物质散射后，除波长不变的 部分外，还有波长变长的部分出现。又称 康普顿效应。 康普顿效应实验装置 康普顿效应----波长变长 波长改变的数值与散射角有关 式中2θ为散射线与入射线的夹角
石墨的康普顿效应 X射线的吸收 物质对X射线的吸收主要是由原子内 的波七 可把原 光电效应 俄歇效应 如，当K层上电子被打出后，L2层电子会跃入K层 射线。这种以光子激发原子所发生的激发 称男称为无电效应， 被击出的电子 的电子称 与俄蠍过程的三 能 来命名 6 L1 随光电效应而发生的有荧光效应和 多杂的 俄歇效 是法国物理学家俄(AgM 1925年发现的 俄歇效应 荧光效应 次级X 素。但荧光X射线的 长只取决于 物质中原子的种类(
石墨的康普顿效应 X 物质对X射线的吸收主要是由原子内 部的电子跃迁而引起的。当X射线的波长 足够短时，光子能量可把原子中处于某一 能级上的电子打出来，而它本射被吸收。 在这个过程中，X射线的部分能量转变成 光电子、荧光Ｘ射线及俄歇电子的能量。 因此，Ｘ射线的强度被衰减。 当一个具有足够能量的光子从原子内 部击出一个K层电子时，会发生象电子激 发原子时类似的辐射过程，即产生特征X 射线。这种以光子激发原子所发生的激发 和辐射过程称为光电效应，被击出的电子 称为光电子。 伴随光电效应而发生的有荧光效应和 俄歇效应 俄歇效应是外层电子跃迁到空位时将多余的 能量ΔE激发另一个核外电子，使之脱离原子。例 如，当K层上电子被打出后，L2层电子会跃入K层， 而将多余的能量传递给L3、M、N等层电子，使 之脱离原子，这样脱离的电子称为俄歇电子，俄 歇电子常用参与俄歇过程的三个能线来命名，如 KL1L2表示K层电子被打出后，L1层电子跃入K层， 将多余的能量ΔE传递给L2层电子,使L2层电子脱 离原子。它是法国物理学家俄歇(Auger,M.P.)于 1925年发现的。 荧光效应 荧光效应即X射线光致发光现象。外层电子填补空 位时将多余的能量ΔE用来辐射次级特征X射线，这种由 X射线激发出的次级X射线称为荧光X射线。在一般的衍 射工作中，荧光X射线增加衍射花样的背影，是有害因 素。但荧光X射线的波长只取决于物质中原子的种类(由 Moseley定律决定)，利用荧光X射线的波长和强度，可确 定物质元素的组分及含量，这是X射线荧光分析的基本 原理
荧光效应 《射线的吸收曲线 X制越酒物质时的素减， 醇 4m≈KZ 混合物的质量吸收系数 吸收限的应用-一射线滤波片的选择 如果吸收体是化合物、混合物或合金 只 时（二种元素以上），其总体的质量吸 收系数可按下列公式计算。 出的 射外 获得单色光的方法之是 片 滤波片的选择规则 吸收限的应用-阳极靶材料的选择 Z能<40时，Zw=Ze-1 加阿花祥的底 现大 烈吸收 也就是选择阳极肥材料，让靶材产生的特征X射 Z能>40时，Z进=Z能-2 线波长偏离样品的吸收限。 0根据样品成分选择靶材的原则是： 2≤21：或2e>2w 对轻无囊霜来能以含量较多的几种元中 靶材
荧光效应 X射线的吸收曲线 ¡ ¡ 3 3 m m » Kl Z 混合物的质量吸收系数 如果吸收体是化合物、混合物或合金 时(二种元素以上)，其总体的质量吸 收系数可按下列公式计算。 吸收限的应用 ---X射线滤波片的选择 ¡ α α β ¡ β 滤波片的选择规则 Z 40 Z Z -1 Z 40 Z Z -2 吸收限的应用--阳极靶材料的选择 ¡ ¡ ¡
X射线的生理作用及安全防护 练习Exercise 代射剂量位：伦号 “允许的”辐射剂量 和。挂安元素微滤液片？如你选择A 1伦罗是指在 93克 中 饰特 filter,what happen? 口2)对于铁靶，应用什么做滤波片，解释你的选择理 第一章X射线衍射分析 X射线衍射 0§1.1射线物理基础 1895年伦琴发现X射线后，认为是一种波， 0§1.2X射线与物质的相互作用 但无法证明。 0§1.3X射线在晶体中的衍射 当时晶体学家对晶体构造（周期性）也 0§1.4X射线衍射线的强度 没有得到证明。 0§1.5X射线衍射实验方法 。S1.6X射线衍射物相分析 1912年劳厄格射线用干0S0品体行 01.7X射线衍射其它分析方法 同时证明了这两个问题，从此诞生了X射线晶 体衍射学 本节导言： 主要是通过X X射线在晶体中的衍射现象，实质上是大量的原子散射 一束X射线照射到品体上时，首先被电子所散射， 个电子都是 个新的辐射波源，向空间辐射出与入射波 。由限子看车的新的数射波源它们 哥簧壁公蜜小、常条 其些方句 可以观 原子的是7摇来的甓，灯射线的强度则取决于 于是戮有线，产空向上的波则始终是互相是抵消的， 恩：在衍射现象与品
X X射线照射剂量单位： (R) 1 0.001293 1 X “允许的”辐射剂量 ¡ Exercise ¡ 1) X Al Fe, What kind of filter should be chose for X-ray tube with Cu target? If you chose Al and Fe as filter, what happen? ¡ 2) What material could be used to filter Fe anode, explain your choice. X ¡ 1.1 X ¡ 1.2 X ¡ 1.3 X ¡ 1.4 X ¡ 1.5 X ¡ 1.6 X ¡ 1.7 X u u X射线衍射 本节导言： ¡ 利用射线研究晶体结构中的各类问题，主要是通过X射 线在晶体中产生的衍射现象。 ¡ 当一束X射线照射到晶体上时，首先被电子所散射，每 个电子都是一个新的辐射波源，向空间辐射出与入射波 同频率的电磁波。 ¡ 可以把晶体中每个原子都看作一个新的散射波源，它们 各自向空间辐射与入射波同频率的电磁波。 ¡ 由于这些散射波之间的干涉作用，使得空间某些方向上 的波则始终保持相互叠加，于是在这个方向上可以观测 到衍射线，而另一些方向上的波则始终是互相是抵消的， 于是就没有衍射线产生。 ¡ X射线在晶体中的衍射现象，实质上是大量的原子散射 波互相干涉的结果。 ¡ 晶体所产生的衍射花样都反映出晶体内部的原子分布 规律。概括地讲，一个衍射花样的特征，可以认为由 两个方面的内容组成： ¡ X射线衍射理论所要解决的中心问题: 在衍射现象与晶 体结构之间建立起定性和定量的关系
波的合成 X射线衍射可归结为两方面的问题 波的合成示意图 衍射方向和衍射强度 牌射南配是您靠布拉格方程（或倒易点 原子的、 个晶胞的以至整个青 昌体的衍 合或法表黄 布拉格定律的推证 布拉格定律的推证 ◆两相邻原子面的散射波的干涉，其光程差： Q活程整的我健时，在6角方有数干 2dsin8=n元 ◆当光程差等于波长的整数倍时，相邻原子面散射 波干涉加强，即千涉加强条件为：2dsn0=n2 “品 b d Bragg定律讨论-(1)选择反射 布拉格方程的讨论一选择反射 2d=m- 为胶 的玻知常男笔为这支携射问题 。这个式子说明当d和入一定时，衍射线的数 即反射不受案件微制 目是一定的，只能在几个方向“反射”X 珠精学赞轻所以有 射线，称选择反射
波的合成 波的合成示意图 X射线衍射可归结为两方面的问题 和 ¡ 衍射方向问题是依靠布拉格方程（或倒易点 阵）的理论导出的； ¡ 衍射强度主要介绍多晶体衍射线条的强度， 将从一个电子的衍射强度研究起，接着研究 一个原子的、一个晶胞的以至整个晶体的衍 射强度，最后引入一些几何与物理上的修正 因数，从而得出多晶体衍射线条的积分强度。 布拉格定律的推证 ¡ 当Ⅹ射线照射到晶体上时，考虑一层原子面上散射Ⅹ射线 的干涉。当Ⅹ射线以θ角入射到原子面并以β角散射时， 相距为a的两原子散射x射的光程差为： ¡ 当光程差等于波长的整数倍（nλ）时 ，在θ角方向散射干 涉加强。即程差δ=0，从上式可得 ¡ 即，只有当入射角与散射角相等时，同层原子面上所有原 子的散射波干涉将会加强。因此，常将这种散射称从晶面 反射。 d = a(cosq - cos b) q = b 布拉格定律的推证 u X射线有强的穿透能力，晶体的散射线来自若干层 原子面，各原子面的散射线之间还要互相干涉。 u 两相邻原子面的散射波的干涉，其光程差： u 当光程差等于波长的整数倍时，相邻原子面散射 波干涉加强，即干涉加强条件为： 2d sinq = nl 2d sinq = nl ¡ ¡ ¡ ¡ Bragg定律讨论--（1）选择反射 --- ¡ 这个式子说明当d和λ一定时，衍射线的数 目是一定的，只能在几个方向“反射”X 射线，称选择反射