T=R 透射率 R ,则得： T=e-ux (2.3) 或 InT=-ux (2.4) 式中称为线衰减系数，x为试样厚度。我们知道，衰减至少应被视为物质对入射线的散射和 吸收的结果，系数应该是这两部分作用之和。但由于因散射而引起的衰减远小于因吸收而引 起的衰减，故通常直接称为线吸收系数，而忽略散射的部分。 二、实验 (一)实验内容 1.实验装置（如图2-2) (1)安装准直器在a处（使导孔对准准直 器座的凹槽)。 (2) 安装测角器（将顶部引导凹槽套在顶 部导杆上，以测角器底部为中心对X 射线装置的底部导轨进行旋转，升高 测角器，适当装备使底部导杆d滑进 测角器的引导凹槽中)。 (3)在实验区域中将测角器滑向左边，将 带状电缆插入测角器的连接器c中。 (4) 安装传感器支架e,插入传感器。 (5) 安装吸收体系列f(拆卸靶支架并从 图2-2X射线装置 支架上拿走靶台，将吸收体系列的滑 槽放进靶支架的90°弯曲的狭缝中，并尽可能的滑进靶支架，安装靶支架) (6)按ZERO键，使测角器归零。 (7)滑动测角器， 使靶与准直器之间的距离为5cm,插入底部引导狭槽的滚花螺钉，并 拧紧：旋松传感器臂上的滚花螺钉，设置靶和传感器之间的距离为5cm,并拧紧螺 钉。 (8)关闭铅玻璃门。 2.研究X射线的衰减与吸收体厚度的关系 (1)直准器前没安装锆滤片(Zr) a.设置X光管的高压U=21KV,电流=0.05mA,角步幅△B=0°，测量时间△t=100s。 b.按TARGET键，用ADJUST旋钮，使靶的角度为0°（每转动10吸收体厚度增加 0.5mm). c.按SCAN键进行自动扫描。 d.扫描完毕后，按REPLAY键，读取数据： e.按TARGET键，用ADJUST旋钮，使靶的角度依次为10°、20°、30°、40°、50°、 60°，进行实验。 f.记录数据。（如表1） (2)直准器前安装锆滤片(Zr)
透射率 0 R T R = ，则得： x T e−μ = （2.3） 或 lnT=-μx （2.4） 式中μ称为线衰减系数，x 为试样厚度。我们知道，衰减至少应被视为物质对入射线的散射和 吸收的结果，系数μ应该是这两部分作用之和。但由于因散射而引起的衰减远小于因吸收而引 起的衰减，故通常直接称μ为线吸收系数，而忽略散射的部分。 二、实验 （一）实验内容 1．实验装置（如图 2-2） （1） 安装准直器在 a 处（使导孔对准准直 器座的凹槽）。 （2） 安装测角器（将顶部引导凹槽套在顶 部导杆上，以测角器底部为中心对 X 射线装置的底部导轨进行旋转，升高 测角器，适当装备使底部导杆 d 滑进 测角器的引导凹槽中）。 （3） 在实验区域中将测角器滑向左边，将 带状电缆插入测角器的连接器 c 中。 （4） 安装传感器支架 e，插入传感器。 （5） 安装吸收体系列 f（拆卸靶支架并从 支架上拿走靶台，将吸收体系列的滑 槽放进靶支架的 90°弯曲的狭缝中，并尽可能的滑进靶支架，安装靶支架） （6） 按 ZERO 键，使测角器归零。 （7） 滑动测角器，使靶与准直器之间的距离为 5cm，插入底部引导狭槽的滚花螺钉，并 拧紧；旋松传感器臂上的滚花螺钉，设置靶和传感器之间的距离为 5cm，并拧紧螺 钉。 （8） 关闭铅玻璃门。 2．研究 X 射线的衰减与吸收体厚度的关系 （1） 直准器前没安装锆滤片（Zr） a．设置 X 光管的高压 U=21KV，电流 I=0.05mA，角步幅Δβ=0°，测量时间Δt=100s。 b．按 TARGET 键，用 ADJUST 旋钮，使靶的角度为 0°（每转动 10°吸收体厚度增加 0.5mm）。 c．按 SCAN 键进行自动扫描。 d．扫描完毕后，按 REPLAY 键，读取数据。 e．按 TARGET 键，用 ADJUST 旋钮，使靶的角度依次为 10°、20°、30°、40°、50°、 60°，进行实验。 f． 记录数据。（如表 1） （2） 直准器前安装锆滤片（Zr） 图 2-2 X 射线装置
a.按ZERO键，使测角器归零 b.设置X光管的高压U=21KV,电流I=0.15mA,角步幅△B=0°，测量时间△=200s。 c.按TARGET键，用ADJUST旋钮，使靶的角度依次0°、10°、20°、30°、40°、50°、 60°。 d.按SCAN键进行自动扫描。 e.扫描完毕后，按REPLAY键，读取数据。（如表1） 3.研究X射线的衰减与吸收体物质(Z为原子序数)的关系 (1)直准器前没安装锆滤片(Zr) a. 按ZERO键，使测角器归零 b. 设置X光管的高压U=30KV,电流I=0.02mA,角步幅△B=0°，测量时间△t=30s。 按TARGET键，用ADJUST旋钮，使靶的角度依次为0°、10°、20°。（每转动 约10吸收体物质发生改变)。 d 按SCAN键进行自动扫描。 e. 扫描完毕后，按REPLAY键，读取数据。 f 设置X光管的高压U=30KV,电流I=1.00mA,角步幅△B=0°，测量时间△t=300s。 g 按TARGET键，用ADJUST旋钮，使靶的角度依次为30°、40°、50°、60°。 h. 按SCAN键进行自动扫描。 扫描完毕后，按REPLAY键，读取数据。（如表2） (2)直准器前安装锆滤片(Zr) a.按ZERO键，使测角器归零 b.设置X光管的高压U=30KV,电流I=O.02mA,角步幅△B=0°，测量时间△t=30s。 c.按TARGET键，用ADJUST旋钮，使靶的角度依次为0°、10°、20°。 d.按SCAN键进行自动扫描。 e.扫描完毕后，按REPLAY键，读取数据。 f.设置X光管的高压U=30KV,电流I=1.00mA,角步幅△B=0°，测量时间△t=300s。 g. 按TARGET键，用ADJUST旋钮，使靶的角度依次为30°、40°、50°、60°。 h.按SCAN键进行自动扫描。 i.扫描完毕后，按REPLAY键，读取数据。（如表2） (3)测量背景影响 设置X光管的高压U=0KV,电流I=OA,角步幅角步幅△B=0°，测量时间△=300s。 数据处理和结果： 表1.研究X射线的衰减与吸收体厚度的关系 厚度d/mm R/s(无Zr) R/s (Zr) T=R/R0(无Zr) T=R/Ro(无Zr) 0 900.431 934.831 1 1 0.5 408.131 408.031 0.453262 0.436476 1.0 200.231 186.431 0.222372 0.199427 1.5 101.931 87.041 0.113202 0.093109 2.0 54.591 41.611 0.060628 0.044512 2.5 33.191 22.751 0.036861 0.024337 3.0 17.301 10.421 0.019214 0.011147
a．按 ZERO 键，使测角器归零 b． 设置 X 光管的高压 U=21KV，电流 I=0.15mA，角步幅Δβ=0°，测量时间Δt=200s。 c．按 TARGET 键，用 ADJUST 旋钮，使靶的角度依次 0°、10°、20°、30°、40°、50°、 60°。 d．按 SCAN 键进行自动扫描。 e．扫描完毕后，按 REPLAY 键，读取数据。（如表 1） 3．研究 X 射线的衰减与吸收体物质（Z 为原子序数）的关系 （1）直准器前没安装锆滤片（Zr） a. 按 ZERO 键，使测角器归零 b. 设置 X 光管的高压 U=30KV，电流 I=0.02mA，角步幅Δβ=0°，测量时间Δt=30s。 c. 按 TARGET 键，用 ADJUST 旋钮，使靶的角度依次为 0°、10°、20°。（每转动 约 10°吸收体物质发生改变）。 d. 按 SCAN 键进行自动扫描。 e. 扫描完毕后，按 REPLAY 键，读取数据。 f. 设置 X 光管的高压 U=30KV，电流 I=1.00mA，角步幅Δβ=0°，测量时间Δt=300s。 g. 按 TARGET 键，用 ADJUST 旋钮，使靶的角度依次为 30°、40°、50°、60°。 h. 按 SCAN 键进行自动扫描。 i. 扫描完毕后，按 REPLAY 键，读取数据。（如表 2） （2）直准器前安装锆滤片（Zr） a. 按 ZERO 键，使测角器归零 b. 设置 X 光管的高压 U=30KV，电流 I=0.02mA，角步幅Δβ=0°，测量时间Δt=30s。 c. 按 TARGET 键，用 ADJUST 旋钮，使靶的角度依次为 0°、10°、20°。 d. 按 SCAN 键进行自动扫描。 e. 扫描完毕后，按 REPLAY 键，读取数据。 f. 设置 X 光管的高压 U=30KV，电流 I=1.00mA，角步幅Δβ=0°，测量时间Δt=300s。 g. 按 TARGET 键，用 ADJUST 旋钮，使靶的角度依次为 30°、40°、50°、60°。 h. 按 SCAN 键进行自动扫描。 i. 扫描完毕后，按 REPLAY 键，读取数据。（如表 2） （3）测量背景影响 设置 X 光管的高压 U=0KV，电流 I=0mA，角步幅角步幅Δβ=0°，测量时间Δt=300s。 数据处理和结果： 表 1. 研究 X 射线的衰减与吸收体厚度的关系 厚度 d/mm R/s-1 （无 Zr） R/s-1 （Zr） T=R/R0 （无 Zr） T=R/R0 （无 Zr） 0 900.431 934.831 1 1 0.5 408.131 408.031 0.453262 0.436476 1.0 200.231 186.431 0.222372 0.199427 1.5 101.931 87.041 0.113202 0.093109 2.0 54.591 41.611 0.060628 0.044512 2.5 33.191 22.751 0.036861 0.024337 3.0 17.301 10.421 0.019214 0.011147
d与T的关系 d与1nt的关系 1.2 0 0.511.522.53 1 0金 08 0 0.4 0.2 -3 0 -4 0 0.511.522.53 -5 d ◇-无：合2x ◇无2Zr合r 图2-3T和d的关系 图2-4lnT和d的关系 由图2-3可知：d和T基本满足表达式T=e瓜，与理论是相一致的。 由图2-4可知：d和lnT的函数关系图基本满足表达lnT=-d,图中的直线的斜率表示吸收 系数=15.569cm'(亿r):μ=14.2958cm(无Zr)。从这里我们注意到：X射线的衰减不能简单 的用吸收系数来描述：通过相同厚度的吸收体物质，没装有Z滤片的X射线放出的能量比装 有Zr滤片的高，衰减得少。 表2.研究X射线的衰减与吸收体物质的关系 U=30KV,d=0.5mm,直准器前没安装锆滤片(Zr) 原子序数(Z) R/S(无Zr) T=R/RO(无Zr) U=-InT/d cm(无Zr) 2107.631 1.00 0 6 2008.631 0.953028 0.962223 13 1288.631 0.611412 9.839683 26 255.031 0.121004 42.23869 29 23.381 0.011093 90.02792 40 205.531 0.097518 46.55446 47 203.131 0.096379 46.78938 U=30KV,d=O.5mm,直准器前安装锆滤片(Zr) 原子序数(Z) R/s (Zr) T=R/Ro (Zr) U=-InT/d cm (Zr) 823.931 1 0 6 767.831 0.931912 1.410343 13 431.231 0.523382 12.94886 26 85.331 0.103566 45.35098 29 8.304 0.010079 9194699 40 120.631 0.146409 38.42701 47 45.501 0.055224 57.92705 将表2作图（图2-5），由图可知：对一定的波长而言，线吸收系数u随原子序数Z的增 加而增加。但到Z=40时，线吸收系数ū突然降低，然后又增加。这一突变的原因可以用荧光 散射来解释，此时的能量被吸收体吸收而产生荧光射线
d与T的关系 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 d T 无Zr Zr d与lnT的关系 -5 -4 -3 -2 -1 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 d lnT 无Zr Zr 图 2-3 T 和 d 的关系 图 2-4 lnT 和 d 的关系 由图 2-3 可知：d 和 T 基本满足表达式 x T e−μ = ，与理论是相一致的。 由图 2-4 可知：d 和 lnT 的函数关系图基本满足表达 lnT=-μd，图中的直线的斜率表示吸收 系数μ=15.569cm-1(Zr)；μ=14.2958 cm-1（无 Zr）。从这里我们注意到：X 射线的衰减不能简单 的用吸收系数来描述；通过相同厚度的吸收体物质，没装有 Zr 滤片的 X 射线放出的能量比装 有 Zr 滤片的高，衰减得少。 表 2．研究 X 射线的衰减与吸收体物质的关系 U=30KV，d=0.5mm，直准器前没安装锆滤片（Zr） 原子序数（Z） R/s-1 （无 Zr） T=R/R0 （无 Zr） U=-lnT/d cm -1 （无 Zr） 2107.631 1.00 0 6 2008.631 0.953028 0.962223 13 1288.631 0.611412 9.839683 26 255.031 0.121004 42.23869 29 23.381 0.011093 90.02792 40 205.531 0.097518 46.55446 47 203.131 0.096379 46.78938 U=30KV，d=0.5mm，直准器前安装锆滤片（Zr） 原子序数（Z） R/s-1 （Zr） T=R/R0 （Zr） U=-lnT/d cm-1 （Zr） 823.931 1 0 6 767.831 0.931912 1.410343 13 431.231 0.523382 12.94886 26 85.331 0.103566 45.35098 29 8.304 0.010079 91.94699 40 120.631 0.146409 38.42701 47 45.501 0.055224 57.92705 将表 2 作图（图 2-5），由图可知：对一定的波长而言，线吸收系数 u 随原子序数 Z 的增 加而增加。但到 Z=40 时，线吸收系数 u 突然降低，然后又增加。这一突变的原因可以用荧光 散射来解释,此时的能量被吸收体吸收而产生荧光射线
Z与u的关系 100 90 070 ◇无Zr 50 Zr 40 0-无Z1 30 合Zx 20 10 0 6 1326294047 图2-5吸收系数与原子序数的关系 第二节 吸收系数与波长及元素的关系 一、实验原理 元素的吸收系数是入射线的波长和吸收元素原子序数的函数。如图2-6所示，对于一种元 素其质量吸收系数τa随着波长的变化有若干突变，发生突变的波长称为吸收限（或称吸收边）。 在各个吸收限之间质量吸收系数随波长增加而增大。所以短波长的X射线（所谓硬X射线） 穿透能力大，而长波长的X射线（所谓软X射线）则容易被物质吸收。对于X射线的实验技 术来说，最有用的是第一吸收限，即K吸收限。质量吸收系数随着波长的变化有突变的原因， 也就是元素特征光谱产生的原因。当入射X射线的能量足够把内层电子轰出时（即光电效应）， 能量便被吸收，并会部分转化为元素二次辐射的能量。各个吸收限之间的区域内质量吸收系数 符合下面的近似关系： t。=C.3Z4 (2.5) 式中C为常数。对于给定的波长，随Z的增大也有类似的规律，如图2-7所示。 图2-6τ随入射X射线波长的变化 图2-7随原子序数Z的变化 在本实验中，因不能忽视X射线的散射，所以衰减系数是吸收系数x与散射系数σ，即 F什σ。但在X射线结构分析工作中经常采用所谓质量衰减系数衰减系数山m、质量吸收系数m 和质量散射系数om。它们的定义如下：
Z与u的关系 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 6 13 26 29 40 47 Z u 无Zr Zr 无Zr Zr 图 2-5 吸收系数与原子序数的关系 第二节 吸收系数与波长及元素的关系 一、实验原理 元素的吸收系数是入射线的波长和吸收元素原子序数的函数。如图 2-6 所示，对于一种元 素其质量吸收系数τa随着波长的变化有若干突变，发生突变的波长称为吸收限（或称吸收边）。 在各个吸收限之间质量吸收系数随波长增加而增大。所以短波长的 X 射线（所谓硬 X 射线） 穿透能力大，而长波长的 X 射线（所谓软 X 射线）则容易被物质吸收。对于 X 射线的实验技 术来说，最有用的是第一吸收限，即 K 吸收限。质量吸收系数随着波长的变化有突变的原因， 也就是元素特征光谱产生的原因。当入射 X 射线的能量足够把内层电子轰出时（即光电效应）， 能量便被吸收，并会部分转化为元素二次辐射的能量。各个吸收限之间的区域内质量吸收系数 符合下面的近似关系： 3 4 τ λ a = ⋅ C Z （2.5） 式中 C 为常数。对于给定的波长λ，τa 随 Z 的增大也有类似的规律，如图 2-7 所示。 图 2-6 τa随入射 X 射线波长λ的变化 图 2-7 τa随原子序数 Z 的变化 在本实验中，因不能忽视 X 射线的散射，所以衰减系数μ是吸收系数τ与散射系数σ，即 μ=τ+σ。但在 X 射线结构分析工作中经常采用所谓质量衰减系数衰减系数μm、质量吸收系数τm 和质量散射系数σm。它们的定义如下：