同步辐射的基本知识第四讲同步辐射中的光谱术及其应用_一_
PT CA(PART:A PH YS.TEST.)2009年第45卷4专题综述
同步辐射的基本知识
第四讲同步辐射中的光谱术及其应用(一)
杨传铮1,程国峰2,黄月鸿2
(1.中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海200050; 2.中国科学院上海硅酸盐研究所,上海200050)
Basic Knowledge of Synchrotron Radiation
)))Lecture No.4Spectrum Technique and Its Applications
in Synchrotron Radiation(?)
YANG Chuan-zheng1,CHENG Guo-feng2,HUANG Yue-hong2
(1.Shang hai Institute of M icro-Sy stem and Info rmation T echnolog y,Chinese A cademy o f Science,Shanghai200050,China;
2.Shang ha i Inst itute of Ceromics,Chinese A cademy o f Sciences,Shang hai200050,China)
中图分类号:O434.11文献标识码:A文章编号:1001-4012(2009)04-0248-05
按照光谱术一般定义,同步辐射光谱术就是用同步辐射轰击样品,激发样品各元素的特征X射线,或与样品发生交互作用时产生各种信号,接收探测和分析各种信号,以获得被击样品的化学组成、原子价态及有关结构的信息。由于同步辐射光源包括从红外、可见光、紫外、软X射线到硬X射线的范围,故同步辐射光谱术包括多种光谱术,主要有X 射线衍射谱、X射线非弹性散射谱、X射线发射谱、光电子能谱、X射线吸收谱和近限结构、红外吸收谱和紫外吸收谱、软X射线磁园二色、扩展X射线吸收精细结构、Ram an谱以及Auger电子能谱。其中,X射线衍射谱和X射线非弹性散射谱已分别在第二讲和第三讲中介绍,下面分别就材料(组分和原子价态)分析所关心的问题做简要介绍。
1X射线发射谱及其精细结构
1.1同步辐射X射线发射谱
激发X射线可用高能电子束,也可以用X射线等其他高能离子。实验室用X射线源就是用加速电压获得电子束激发金属元素靶(钨、金、银、钼、铜、钴、镍和铬)的K系辐射的。此外还有初级X射线分析仪、电子探针、扫描电子显微镜和透射电镜中的
收稿日期:2007-11-22
作者简介:杨传铮(1939-),男,教授。X射线能谱分析都是用电子束激发样品中原子的特征X射线。
用钨靶发出的X射线激发样品的常规荧光X 射线分析已经成熟;用同步辐射X射线激发样品的荧光X射线分析[1-2]始于20世纪70年代,与常规荧光X射线相比较有如下特点:
(1)选择激发,用于激发的入射线波长不受靶元素的限制,用晶体单色器选择波长小于待测元素吸收限和/或均小于试样中各元素吸收限的单色X 射线来激发样品,后者能对样品作全元素分析,若是前者,可以提供待测元素与其他元素荧光强度的相对比值,可简化结构,降低谱本底。
(2)由于同步辐射的亮度高,以及利用同步辐射的特点而采取降低背景的措施,大大提高了检出限,系统检测已超过百万量级到几十个百万量级,目前已向10-9量级发展,比电子探针检测限10-4高许多量级。
(3)由于同步辐射X射线准直性好,尺寸小,能实现微区荧光X射线分析,空间分辨率已能达到L m量级,随着第三代同步辐射光源的应用,空间分辨率能做到50nm。
(4)同步辐射的光源的各种参数可以通过计算获得,这对荧光分析来说就可以精确计算入射光的强度和能谱结构,有利于提高无标样分析的精确度和准确度。
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当高能电子束或X 射线激发样品时,原子内壳层上电子因电离而留下个空位,由较外层电子向这一能级跃迁使原子释放能量的过程,发射特征X 射线;另一种弛豫过程是:A 壳层电子电离产生空位,B 壳层电子向A 壳层的空位跃迁,导致C 壳层的电子发射,这就ABC A ug er 电子发射。图1给出了原子发射特征X 射线和特征Aug er 电子的能级跃迁示意图。比如,K 层电离,L 层电子向K 层跃迁发射K A X 射线,M 壳层向K 层跃迁发射K B X 射线,等等;同样也能激发K 系Auger 电子,如KL 1L 2和KL 1L 3等,如果是L 壳层电子电离,则会发射L 系特征X 射线和L 系特征Aug er 电子。但两者的平均产额是不同的,图2给出K 系X 射线,K 系Au -g er 电子平均产额随原子序的变化,当Z =32时,两者产额相等。就同步辐射荧光X 射线试验测量模式来讲有两种:即白光激发和单色光激发,其试验装置示于图3。其中弯曲石墨单色器既是选择单色光,也可以把光束聚焦到样品上。
为了实现同步辐射X 射线微探针技术,
已发展
图1 X 射线发射和A uger 电子发射的能级图F ig.1 T he ener gy level fig ur e of emissio n
X -r ay and Auger electr
ons
图2 K 系X 射线和K 系A uger 电子
平均产额随原子序数的变化
Fig.2 T he change o f yield of K -ser ies X -ra y and
Auger electro n wit h ato mic
number
(a)
用白光激发
(b) 用弯晶单色器获得的单色光激发图3 同步辐射荧光X 射线谱分析试验装置示意图Fig.3 T he sketch of ex perimental installation
used to f luor escence X -ray analysis in synchrot ron r adiat ion
了如Fresnel 波带板(Zone plates)[3]
、A planic 光栅
衍射、弯曲镜面反射和多层膜反射等技术。
由于同步辐射荧光X 射线谱(SRFXS)的线束设备有些特殊要求,所以多采用专用的线束和实验站。美国BN L 的NSLS 上的X -26和X -14都为SRFXS 专用,分别采用准直白光和双晶单色器加椭球面反射镜得到聚焦的单色光,其微区扫描分析空间
分辨率达6L m,可给出>10-6
的元素二维分布。就探测样品发射的X 射线方式而言,有波长色散和能量色散两种,前者是用分光晶体把不同波长的X 射线展谱,后者是能量探测器记录X 射线光子的能量。1.2 X 射线发射谱化学分析
元素的定性分析是简单的,只需标定谱图中各峰的能量(或波长)与各元素的特征X 射线谱的数据对比就可完成。定量分析与常规荧光X 射线中的经验系数法、基本参数法相似。
元素浓度的测定依赖于人们对纯元素标样和未知成分试样对入射辐射及荧光辐射质量吸收的知识,Sparks [4]
已评论了这些系数的测定方法和荧光测量的数学处理。
特征X 射线谱几乎与元素的物理状态或原子的化合价无关,这是X 射线荧光分析的优点之一。这个特点并不适用于低原子序元素的K 系谱线和高原子序元素的L 系或M 系谱线。当上述元素的
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原子价电子发生某种变化时,即出现谱线的漂移和形状畸变。反之,精细测定谱线的漂移和谱线形状是研究原子的电子态的有效方法。
同步辐射X射线分析已从开始的岩石、矿样、陨石和海底沉积物等体积较大或待测含量较高的样品,到后来的陶瓷、半导体等材料,现已扩大到宇宙尘埃、组织切片和生物细胞等分析区域小或待测含量低的样品。因此,同步辐射X射线荧光分析已经深入到地质矿物、海洋科学、天体化学、材料科学、生物医学、刑侦法学以及工农业生产的各个领域,在科学实验和工农业生产中发挥越来越重要的作用,并能获二维微量元素分布图[5],还发展了研究深度仅几纳米的全反射荧光测量方法[6-7]。
1.3X射线发射谱的精细结构
用现代精密的、高分辨率的谱仪可以发现化学键及离子电荷的改变,原子在不同分子中或晶格中对内层电子能级间的跃迁产生影响,一般还是着重于研究与最外层能级有关的谱线,因为最外层能级受化学键和晶格等的影响最大。
1.3.1外层电子数目与谱线宽度的关系
从自由电子近似得出外层电子数与能带宽度的关系是:
n=2P(2m)3/2V a
3h2
(E max-E0)3/2(1)
式中n)))每个原子的平均价电子数;
m)))电子质量;
V a)))原子体积。
电子从层宽为(E max-E0)的能带跃迁到内层宽为$E i的能带,发射谱宽为$E,则:
$E-$E i=E max-E0(2)如果能量用eV表示,原子体积用10-3nm3表示,则有:
n=0.00453V a($E-$E i)3/2(3) 1.3.2外层电子状态分布与谱线形状的关系
这里所指的谱线是指电子从导带跃迁到内层能级产生的,自由电子状态分布n(E)有如下关系:
n(E)=4P V a m2m
h3
(E-E0)1/2(4)
目前主要研究结果是:
(1)电子状态分布n(E)决定谱线的强度,但不是唯一因素,谱线强度还取决于跃迁几率。
(2)跃迁几率在谱线的长波方面,s电子跃迁几率|A s|为常数,p电子跃迁几率|A p|2~k2~(E-E0),故有长波长方面的强度为:
I p(E)U(E-E0)1/2(5)
(3)在谱线短波方面较为复杂。
总之,从X发射谱的精细结构来讲,由于价态对特征X射线的位移影响太小,故不能借助特征X 射线峰位移来揭示被激发原子所处的电子状态。
2X射线吸收谱和近限结构
2.1吸收限
试验研究表明[8-9],物质对X射线的质量吸收系数L m与波长及物质的原子序数Z有如下关系;
L m]K3Z3(6)图4给出吸收系数L m与入射X射线波长(能量)的关系,可见,一般地说吸收系数随波长的减小急剧下降,但出现一系列吸收突增的峰,对铂,K k为0.01582nm,K L1为0.08940nm,K L2为0.09348nm 和K L3为0.10731nm,这些对应于突增峰的波长(或能量)称为吸收限,K系的吸收限附近放大图见图4(b),可见分为限前区、吸收限区以及扩展区,后者又称扩展X射线吸收精细结构(
EXAFS)区。吸收突增的现象解释如下:当原子俘获一个X射线光子而发生电离时,
这个光子的能量必然等于或大于
(a)金属铂的L m与K的关系
(b)K吸收限附近的放大图
图4金属铂的吸收系数与波长的关系
F ig.4T he relat ionship o f L m and K fo r metal Pt
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被击电子的结合能。当入射波长较长(能量较小)时,光子的能量h
c
K
小于某一壳层的电子结合能时,就不能击出这个壳层的电子,但当入射光子能量恰好等于或略大于该壳层电子的结合能时,光子将被物质大量吸收,吸收系数突增。设K 壳层的电子结合能为W k ,则K 系吸收限波长K k 为:
K
k =hc
W k
(7)
2.2 X 射线吸收谱应用于化学定性定量分析
由上述讨论可知,吸收限的能量和波长是元素的表征。如果试样为多种元素组成,当测定该试样的全吸收谱时,就能获得包含各元素的特征吸收限谱线的吸收谱,标定各谱线的能量或波长就能判断试样中存在的元素。2.3 X 射线吸收近限结构
在图4(b)所示的吸收限区,即凝聚态物质光电能之上连续谱中,阀值(吸收限)之上30~60eV 能量区,吸收谱呈现出强的吸收特征和结构,称为X 射线吸收近限结构(XANES)。它是由于激发的光电子经受到周围环境的多次散射而造成。分析这一谱结构,不仅能获得围绕吸收原子周围的局域原子团(Cluster)的原子几何配置情况的信息,而且还反映出费米能级之上低位的电子态结构。解释XANES 谱特性的理论方法有:
(1)多重散射理论。
(2)独立粒子模型或单电子近似,其中H ar -tree -Fock 近似多年已成功应用到电子结构的计算中;密度泛函理论提出了另一种有效的单电子理论,绘出更精确的基态总能量和电荷密度分布。上述两种理论和方法,由于其复杂性,这里不作介绍,仅给出一个实际应用的例子,更多的内容可在文献[8-9]中找到。
例子为铁原子在铁-铁氰化合杂物复离子中的吸收谱特性。具体如下:
在K 3Fe ó(CN)6和K 4Fe ò(CN)6#3H 2O 中铁的K 吸收谱示于图5(a)中。在K 3Fe I I (CN)6和Fe I II(CN)6中,6对C -N 围绕着铁原子近似地构成八面体结构,而且Fe -C -N 近似为一直线,C -N 距离约为0.011nm 。这样每个氰配位构成准双原子系统,预料到会出现shape 共振。事实的确如此,在铁原子XANES 中,观察到两个强峰。此外,由于Fe ó和Fe ò的价态不同,其相应的XANES 也有区别:1峰A 移动了1eV;oA 与B 峰间距改变了
0.5eV;?峰B 的形状改变。但是,这两种化合物的EXAFS 十分类似。为了阐明峰A 和B 的来源,Bianco ni 等人用多重散射理论计算研究纯几何配位
变化对XAN ES 产生的影响。图5(b)给出了计算结果。有关的原子坐标数据取自三组不同的X 射线或中子衍射数据,设相移值是相同的。由图5清楚地看到,两个强吸收峰是来自于C -N 原子间强的多重散射的结果。假设不存在氮原子时,
只考虑碳
(a) 在K 3F e ó(CN )6和K 4F e ò(CN )6#3H 2O
中铁的K 边X
射线吸收谱
(b) 计算得到的Fe ó(CN)6和K 4Fe ò(CN)6的XA N
ES
(c) 原子族F e(CN )6中计算得到铁的XA N ES
图5 应用实例F ig.5 Application example
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壳层的散射贡献时,将只出现十分弱的类EXAFS 结构,见图5(c),图中实线代表考虑碳两壳层;虚线代表只考虑碳壳层的散射贡献。计算结果表明,这两种化合物中铁的XAN ES差别主要由于几何配置上有稍微的形变,并非电子电荷分布和势的细微改变造成。如果采用Kiriyam a等的X射线衍射数据,Feò化合物结构存在十分大的畸变四面体,一旦出现这种畸变,XANES的A峰将发生劈裂,这是由于与八面体对称性相关的能级简并被解除了。但是在试验中并没有观察到这一劈裂,说明结构中出现大的四面体畸变是过于夸张了。由这个例子清楚地看到XANES不仅能够研究强的多重散射效应,同时,也能够提供结构信息,以补充或订正由别的渠道所得到的信息。
采用X a局域形势的势作为交换-关联势,进行自恰场计算,有可能得到更加切合实际情况的电子电荷分布。M uffin-tin球半径、离子电荷引起的Madelung势等因素对XANES的影响十分灵敏,需要特别小心。
参考文献:
[1]马礼敦,杨福家.同步辐射应用概论[M].第2版.上
海:复旦大学出版社,2006.[2]李学军,巢志瑜,洗鼎昌.同步辐射X射线荧光分析
[J].物理,1993,22(9):553.
[3]安庆骧,同步辐射X荧光分析进展[J].岩矿测试,
1994,13(4):280-292.
[4]SP A RKS C J.Quantitative X-ray fluo rescent analy sis
using fundament al par ameters[J].A dv X-ray A nal,
1976,19:19-52.
[5]BA RY SHEV V B,KU L IP A NO V G N,SK RIN DK Y
A N.Review of X-ray fluo rescent ana lysis chr otr on ra-
diatio n[J].N ucl Inst rum M ethod,1986,A246:739-
750.
[6]BOU M AN S P,WO BR AU SCH EK P,A IGIN GER H.
T otal r eflectio n X-r ay fluo rescence spect romet ry[J].
Spectro chim ica Acta,1991,46B:1413.
[7]PIA N ET T A P,T A K AU R A N,BREN N AN S,et al.
T otal reflection X-r ay fluor escence spectr ometr y using sy nchro tro n r adiatio n for w af er surface t race impunity analysis[J].Rev Sci I nstr um,1995,66:1293.
[8]顾本源,陆坤权.X射线吸收近边结构理论[J].物理
学进展,1991,11(1):106-125.
[9]K IA L ER P.Director y on mumerica l X-ray abso rptio n
near edge structure(XA N ES)study[J].Phys L ett A,
1992,172(1/2):66-76.
(上接第229页)
1.5硬度
对断裂滚珠进行洛氏硬度测试,共测了5个点,分别为65.5,65.5,65,5,65.8和66H RC,平均值为65.66H RC;而技术合同要求为58~62H RC。由此可见,断裂滚珠的硬度高于该滚珠技术合同条件中的规定值。
2分析
由上述对滚珠材质分析结果可见,滚珠的硬度很高,增加了其缺口敏感性,加上滚珠内又存在硬脆的夹杂物,夹杂物的长度以及形态均不符合技术条件要求。在工作条件下这类夹杂物就成为其缺口发源地,缺口的应力集中效应势必加剧滚珠的缺口敏感性,当滚珠承受超过其强度载荷时,就会发生脆断。
3结论与建议
(1)滚珠的B类夹杂物(氧化铝)为5级,其硬度值高于技术要求,说明滚珠的材料性能不符合技术条件要求。
(2)滚珠的高硬度以及夹杂物引起的缺口敏感性是其脆性断裂的主要原因。
(3)建议此批滚珠停止使用并进行更换。
参考文献:
[1]张德和.钢的缺陷[M].北京:机械工业出版社,1977:
276-280.
[2]唐汝均.机械工程材料测试手册物理金相卷[M].沈
阳:辽宁科学技术出版社,1999.
[3]BA RU R P,M U RT Y B S,SRIN IV A Sr V.M echanical
a llo ying of A-l Cu-Fe elemental pow der s[J].M ater ials
Science and Eng ineering,2001(A303/306):863-866.
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5 电动习题答案 郭硕鸿 第五章
第五章 电磁波的辐射 1. 若把麦克斯韦方程组的所有矢量都分解为无旋的(纵场)和无散的(横场)两部分,写出E 和B 的这两部分在真空中所满足的方程式,并证明电场的无旋部分对应于库仑场。 解: 首先将电磁场分成两部分: (1) (2)(3)L T L T L T E E E B B B J J J ?=+?=+??=+? 其中角标L 表示纵场角标T 表示横场。所以有: ????????? ??=??=??=??=??=??=??T ) 9(0 )8(0)7(0 )6(0)5(0 )4(0 T T L L L J B E J B E 将 （1）（3） 代入电荷守恒定律有: 0)(0=??++???=??+??T t J J t J L ρρ （10） 由（9）得:
0L J t ρ???+=?? 将（1）（2）（3）代入真空中的麦氏方程组得 ()(11) ()()(12)()0(13) ()(14) 000000E E L B B L E E L t B B L E E L B B J J L L t t ρεμμμεμε? ??+=?T ???+?T ??+=-?T ?? ???+=?T ? ???T ??+=+++?T T ??? 由(11) 及(7)式得: 0ερ =??L E (15) 由(13)及(8)式得: 0B L =?? (16) 由（5）、（16）及横场定义（8）知0L B = 将(16)及(4)式代入(12)得 t B E ??- =??T T (17) 将(5)式代入(10)式得: 0)(0=????+??L L E t J ε 0L (E )0L J t ε????+=? (18) 由（8）式及（4）式得
同步辐射技术
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放射卫生学复习题
第一章作用于人体的电离辐射 1、天然本底照射的类型： 主要有宇宙辐射、宇生放射性核素辐射、原生放射性核素辐射（陆地辐射）(源自百度百科) 2、各种类型的放射性核素致成人年有效剂量：（数据源自课件，与往年数据有异） 1)天然辐射（总计）：2.4mSv 宇宙射线：0.38mSv 宇生放射性核素：0.01 mSv （14C是12μSv，22Na是0.15μSv，3H是0.01μSv，7Be是0.03μSv ）原生放射性核素：外照射0.46mSv，内照射（Rn除外）0.23 mSv 氡及其子体： 1.2 mSv（室内:1.0mSv；室外:0.095mSv） 吸入照射：1.26 mSv，食入照射0.29mSv 2)人工辐射源：医学照射（X射线诊断）：0.4mSv 大气层核试验：0.005mSv 切尔诺贝利核电站事故：0.002mSv 核能发电0.0002mSv 人工辐射源对职业人员的照射年有效剂量：0.6mSv 3、人类活动增加的辐射： 磷酸盐加工（对居民产生的剂量贡献最大）、金属矿石加工、铀矿开采、锆砂、钛色素生产、化石燃料、石油和天然气提取、建材、钍化合物、废金属工业、含铀的矿物质存放 4、被确定为职业照射的人类活动增加的辐射是：机组人员所受的宇宙辐射 5、新建房屋和已建房屋，氡及其短寿命子体的浓度限值是多少？ 关注的是222Rn，年平均值为400Bq/立方米，新建住房年平均值≦100Bq/立方米，已建住房年平均值≦200Bq/立方米 6、理解天然辐射和人工辐射 天然辐射源：自然界存在的能释放出放射线的物质 人工辐射源：人工生产的能释放电离辐射的装置或经加工提炼的天然辐射源 7、理解地球辐射带、地磁纬度效应 地球辐射带指地球周围空间大量高能带电粒子的聚集区，又称为Vallen辐射带 地磁纬度效应：在赤道有最小的辐射强度和剂量率，而接近地磁两极处则最大 8、何为宇生放射性核素和原生放射性核素 宇生放射性核素：宇宙射线与大气层粒子相互作用产生的放射性核素，如3H、7Be、14C 及22Na等。 原生放射性核素：自地球形成以来就存在于地壳中的放射性核素。如40K、238U系、232Th 系 9、理解确定性效应和随机性效应 确定性效应：效应的发生存在剂量阈值，效应的严重程度与剂量有关的一类辐射效应。如放射性皮肤损伤、生育障碍。 随机性效应：效应的发生不存在剂量阈值，发生几率与剂量成正比，严重程度与剂量无关的一类辐射效应。主要指致癌效应和遗传效应。 第二章辐射防护目的与三原则 10、放射卫生防护的三项基本原则是什么，以及它们之间的关系？
电磁场与电磁波基础知识总结
电磁场与电磁波总结 第一章 一、矢量代数 A ?B =AB cos θ A B ?=AB e AB sin θ A ?(B ?C ) = B ?(C ?A ) = C ?(A ?B ) ()()()C A C C A B C B A ?-?=?? 二、三种正交坐标系 1. 直角坐标系 矢量线元x y z =++l e e e d x y z 矢量面元=++S e e e x y z d dxdy dzdx dxdy 体积元d V = dx dy dz 单位矢量的关系?=e e e x y z ?=e e e y z x ?=e e e z x y 2. 圆柱形坐标系 矢量线元=++l e e e z d d d dz ρ?ρρ?l 矢量面元=+e e z dS d dz d d ρρ?ρρ? 体积元dz d d dV ?ρρ= 单位矢量的关系?=??=e e e e e =e e e e z z z ρ??ρ ρ? 3. 球坐标系 矢量线元d l = e r d r e θr d θ + e ?r sin θ d ? 矢量面元d S = e r r 2sin θ d θ d ? 体积元?θθd drd r dV sin 2= 单位矢量的关系?=??=e e e e e =e e e e r r r θ? θ??θ 三、矢量场的散度和旋度 1. 通量与散度 =?? A S S d Φ 0 lim ?→?=??=??A S A A S v d div v 2. 环流量与旋度 = ?? A l l d Γ max n 0 rot =lim ?→???A l A e l S d S 3. 计算公式 ????= ++????A y x z A A A x y z 11()z A A A z ?ρρρρρ?????=++????A 22111()(sin )sin sin ????=++????A r A r A A r r r r ? θθθθθ? x y z ? ????= ???e e e A x y z x y z A A A 1z z z A A A ρ? ρ?ρρ ?ρ?????=???e e e A 21s i n s i n r r z r r A r A r A ρ?θθθ?θ??? ??=???e e e A 4. 矢量场的高斯定理与斯托克斯定理 ?=??? ?A S A S V d dV ?=?????A l A S l S d d 四、标量场的梯度 1. 方向导数与梯度 00()()lim ?→-?=??l P u M u M u l l cos cos cos ????= ++????P u u u u l x y z αβγ cos ??=?e l u u θ grad ????= =+????e e e +e n x y z u u u u u n x y z 2. 计算公式 ????=++???e e e x y z u u u u x y z 1????=++???e e e z u u u u z ρ?ρρ? 11sin ????=++???e e e r u u u u r r r z θ? θθ 五、无散场与无旋场
同步辐射光源与技术介绍-BIG
1 同步辐射概括 同步辐射(synchrotron radiation)是速度接近光速的带电粒子在磁场中做变速运动时放出的电磁辐射，一些理论物理学家早些时候曾经预言过这种辐射的存在。这些预言，大多是针对其负面效应而作出的。以加速电子为例，建造加速器令电子在其中运行，通过磁场增加电子的速度，从而得到高能量，视为正面效应；然而在加速器中转圈运行的电子一定要放出辐射，从而丢失能量，视为负面效应。通过得失的平衡，给出了加速器提速的限制。1947年，位于美国纽约州Schenectady的通用电气公司实验室(GE lab)在调试新建成的一台70MeV电子同步加速器时首次观测到了同步辐射的存在。同步辐射是加速器物理学家发现的，但最初它并不受欢迎，因为建造加速器的目的在于使粒子得到更高的能量，而它却把粒子获得的能量以更高的速率辐射掉，它只作为一种不可避免的现实被加速器物理学家和高能物理学家接受。但同步辐射的能量高、亮度大、发射度低、脉冲时间短、能量连续可调等的相对于台式光源所不具有的部分优异特性却吸引了固体物理学家的注意，将其引用于X射线谱学研究领域。而20年后随着第一代同步辐射光源的纷纷建立，同步辐射摆脱了作为加速器负效应的形象，基本确立了同步辐射及其相关谱学技术在固体物理研究领域的学术地位，并且在最近50年的发展中将同步辐射的应用领域大大扩展，成为现代科学研究前沿的不可或缺的工具，同时也是衡量一个国家是否具有学科研究领军能力的少数几个大型科学装置之一。目前在中国现在共有4个同步辐射光源装置：1991年开始运行的北京光源(BSRF)属第一代同步辐射光源；1992年开始运行的合肥光源(NSRL)属第二代同步辐射光源；1994年建成的台湾光源(SSRC)以及2007年开始运行的上海光源(SSRF)属第三代同步辐射光源。同时预计“十三五”期间内建设在北京光源所在地的高能光子源（HEPS）将成为亮度、发射度超越世界目前同步辐射光源先进水平的第三代光源，而在上海光源所在地规划建设的X射线自由电子激光（XFEL）将拥有更高的亮度和完全的相干性成为新一代光源。本项目组的成员已于2014年和2015年分别参加了“第三届两岸同步辐射学术研讨会”和“2015年BSRF用户学术年会暨专家会”，紧跟同步辐射技术和应用的前沿，积极与相关领域的领军学者交流学科进展，听取同步辐射应用的相关建议，目前已经有了一套应用同步辐射光源进行生物冶金研究的具体方案，并积极准备申报北京光源的重点课题。 2 同步辐射谱学技术 随着同步辐射光源的快速发展，各国学者探索出了大量常规、原位、超快的紫外、深紫外、软X射线、X射线谱学和成像技术，例如X射线吸收精细结构（XAFS）、X射线吸收近边结构（XANES）、小角X射线散射（SAXS）、同步辐射X射线衍射（SR-XRD）等大量X射线谱学技术，以及纳米、微米计算机断层成像分析技术（CT）、荧光成像技术（XRF）等成像技术。同步辐射在以矿物为研究对象的科学研究领域上已经得到了广泛的应用，例如其在表面科学、生物材料、生物地球化学、地球化学、环境科学与工程、材料科学、矿物学、考古学等诸多学科领域和学科交叉领域上的应用已经得到了长足发展，各个领域发表的与矿物研究相关的高水平文章已达400篇以上。 X射线衍射（XRD）技术是应用最广泛的X射线谱学技术之一，自其于上个世纪初成功地应用于固体晶体结构解析之后，XRD就成为了固体物理材料解析最为重要的工具。在晶体中其空间点阵可以按不同的方向划分为一簇平行而等间距的平面点阵，不同簇的点阵可以用点阵面指标或晶面指标（hkl）表示。不同簇的平面点阵具有不同的面间距d hkl，可以视为具有不同密度的光栅，X射线照射到这些光栅时会发生衍射，根据光栅衍射的公式可以推导出著名的布拉格方程：2d hkl sinθ=nλ；该公式指出了X射线波长、平面点阵间距和衍射角的关系，为应用XRD进行晶体结构解析的基本依据。XRD可以分为粉末衍射和单晶衍射两种应用方式，其中粉末衍射应用较为广泛，它可以给出固体结构在多晶凝聚态结构、晶体结
同步辐射原理与应用简介
第十五章 同步辐射原理与应用简介§ 周映雪 张新夷 目 录 1. 前言 2．同步辐射原理 2.1 同步辐射基本原理 2.2 同步辐射装置：电子储存环 2.3 同步辐射装置：光束线、实验站 2.4 第四代同步辐射光源 2.4.1自由电子激光（FEL） 2.4.2能量回收直线加速器（ERL）同步光源 3. 同步辐射应用研究 3.1 概述 3.2 真空紫外（VUV）光谱 3.3 X射线吸收精细结构（XAFS） 3.4 在生命科学中的应用 3.5 同步辐射的工业应用 3.6 第四代同步辐射光源的应用 4．结束语 参考文献 §《发光学与发光材料》（主编：徐叙瑢、苏勉曾）中的第15章：”同步辐射原理与应用 简介”，作者：周映雪、张新夷，出版社：化学工业出版社 材料科学与工程出版中心；出版日期：2004年10月。
1. 前言 同步辐射因具有高亮度、光谱连续、频谱范围宽、高度偏振性、准直性好、有时间结构等一系列优异特性，已成为自X光和激光诞生以来的又一种对科学技术发展和人类社会进步带来革命性影响的重要光源，它的应用可追溯到上世纪六十年代。1947年，美国通用电器公司的一个研究小组在70MeV的同步加速器上做实验时，在环形加速管的管壁，首次迎着电流方向，用一片镜子观测到在电子束轨道面上的亮点，而且发现，随加速管中电子能量的变化，该亮点的发光颜色也不同。后来知道这就是高能电子以接近光速在作弯曲轨道运动时，在电子运动轨道的切线方向产生的一种电磁辐射。图1是当时看到亮点的电子同步加速器的照片，图中的箭头指出亮点所在位置。那时，科学家还没有意识到这种同步辐射其实是一种性能无比优越的光源，高能物理学家抱怨，因为存在电磁辐射，同步加速器中电子能量的增加受到了限制。大约过了二十年的漫长时间，科学家（非高能物理学家）才真正认识到它的用处，但当时还只是少数科学家利用同步辐射光子能量在很大范围内可调，且亮度极高等特性，对固体材料的表面开展光电子能谱的研究。随着同步辐射光源和实验技术的不断发展，越来越多的科学家加入到同步辐射应用研究的行列中来，同步辐射的优异特性得到了充分的展示，尤其是在红外、真空紫外和X射线波段的性能，非其他光源可比，很多以往用普通X光、激光、红外光源等常规光源不能开展的研究工作，有了同步辐射光源后才得以实现。到上世纪九十年代,同步辐射已经在物理学、化学、生命科学、医学、药学、材料科学、信息科学和环境科学等领域，当然也包括发光学的基础和应用基础研究，得到了极为广泛的应用。目前，无论在世界各国的哪一个同步辐射装置上，对生命科学和材料科学的研究都具
辐射防护基础知识试题
科目：辐射防护基础知识 考试用时：本次考试时间为90分钟 题号 一 二 三 四 总分 得分 阅卷人 一、单项选择题（共20题，每题1分，错选不得分） 1. 以下哪个标记是为“电离辐射”或“放射性”的标识：（ ） A. B. C. D. 2. 原子核半径尺度为：（ ） A. 10-15 m B. 10-12 m C. 10-10 m D. 10-6 m 3. β衰变一共有多少种模式：（ ） A. 一种 B. 两种 C. 三种 D. 四种 4. 在下列给出的屏蔽材料中，屏蔽γ射线宜选用以下哪种：（ ） A. 聚乙烯塑料 B. 混凝土 C. 有机玻璃 D. 铝合金 5. 原子核所带电性为：（ ） A. 电中性 B. 负电 C. 不带电 D. 正电 6. 以下不属于γ射线与物质作用机制的有：（ ） 姓名：_ _ _______ 单位/部门：_ __________ 岗位：___ __ ___ - -- - - -- - - - -密 - - - - - - - - 封 - - -- - -- - 线 - - - - - - - - 内 - - - - - - - - 不 - - - - - - - - 得 ____ 岗位：___ __ ___ -- - 内 - -- - - -- - 不 - - - - - - - -得
A. 光电效应 B. 碰撞散射 C. 康普顿散射 D. 电子对效应 7. 放射性活度的国际单位是：（ ） A. 居里 B. 毫克镭当量 C. 贝克勒尔 D. 伦琴 8. 下列数字中，有可能是组织权重因子W T 的是：（ ） A. B. C. 20 D. 9. 有效剂量的单位是：（ ） A. 戈瑞 B. 伦琴 C. 希伏 D. 拉德 10. 以下哪一个是放射性货包的标识：（ ） 下列属于职业照射的情况是：（ ） A. 客机飞行员所受的来自宇宙射线的照射 B. 乘坐头等舱的商务精英所受的来自宇宙射线的照射 C. 核电厂职员工体检时所受的照射 D. 普通公众所受的来自土壤、建筑物的放射性照射 12. GB 18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》中规定 姓名：_ _ _______ 单位/部门：_ _ _________ 岗位：___ __ ___ -- - - - - - -- - -密 - - - - - - - - 封- - - - - - - - 线 - - - - - - - - 内 - - - -- - - - 不- - - - - - - - 得
辐射防护基础知识.
辐射防护 7.1 辐射量的定义、单位和标准 描述X和丫射线的辐射量分为电离辐射常用辐射量和辐射防护常用辐射量两类。前者包括照射量、比释动能、吸收剂量等。后者包括当量剂量、有效剂量等。 所谓“剂量”是指某一对象接收或“吸收”的辐射的一种度量。 7.1.1 描述电离辐射的常用辐射量和单位 1、照射量 （1）照射量的定义和单位 照射量是用来表征X射线或丫射线对空气电离本领大小的物理量。 定义：所谓照射量是指X射线或丫射线的光子在单位质量的空气中释放出来的所有电次级电子（负电子或正电子），当它们被空气完全阻止时，在空气中形成的任何一 种符号的（带正电或负电的）离子的总电荷的绝对值。其定义为dQ除以dm的所得 的商，即：P=dQ dm 式中dQ ――当光子产生的全部电子被阻止于空气中时，在空气中所形成的任何一种符号的离子总电荷量的绝对值。 dm ――体积球的空气质量 用图表示1立方厘米的干燥空气，其质量为0.001293克，这些次级电子是光子从0.001293克空气中打出来的，它们在0.001293克空气中的里面和外面都形成离子，所有这些离子都计算在内，而在0.001293克外产生的次级电子发射形成的离子则不计算在内。 照射量（P）的SI单位为库仑/千克，用称号CKg '表示，沿用的专用单位为伦琴，用字母R 表示。1伦的照射量相当于在标准的状况下（即0C, 1大气压）1立方厘米的干燥空气产生1静电位（或2.083 X 109对离子）的照射量叫1伦琴。 =1静电单位=3.33 X 10-10库伦 3 6 1 cm 干燥空气质量为0.001293克=1.293 X 10-千克 1 伦=3.33 10=2.58 X 10-4库伦/ 千克 1.293 10 一个正（负）离子所带的电量为4.8 X 10-10静电单位，1伦是在干燥空气中产生1静电单位的电量，所以产生的电子对数为1/4.8 X 10-10=2.083 X 109对离子。照射量只适用于 X、丫射线对空气的效应，而只适用于能量大约在几千伏到3MV之间。 （2）照射量率的定义和单位 dp 照射量率的定义是单位时间的照射量也就是dp除以dt所得的商即：P = & 照射量率（P）的SI单位为库伦/千克时，用符号CKg h 或伦/时（Rh ）、伦/ 秒（RS_1）
三基三严-辐射安全与防护基础知识考试题
辐射安全与防护基础知识考试题 一、名词解释（每题2分，总共10 分）1．核素和同位素。 2．韧致辐射。 3．外照射和内照射。 4．吸收剂量： 5．平均电离能： 二、选择题（每题2分，总共20 分） 1．1896 年，法国科学家（）发现天然放射现象，成为人类第一次观察到核变化的情况，通常人们把这一重大发现看成是核物理的开端。 A ?卢瑟福 B ?贝克勒尔C.汤姆逊D ?居里夫人 2．下列人体组织和器官中哪一种的辐射敏感性最低：（） A ?心脏 B ?淋巴组织 C ?肌肉组织 D ?骨髓 3．下面哪种粒子的穿透力最弱（） A . 丫光子 B . B粒子C. a粒子D .中子 4. 丫光子把全部能量转移给某个束缚电子，使之发射出去，而光子本身消失的过程叫做（）A .电子对效应B .康普顿效应C.光电效应D .穆斯堡尔效应5．世界人口受到的人工辐射源的照射中，居于首位的是（） A .大气层核实验 B .医疗照射C.地下核试验D .核能生产 6．在相同能量的下列射线中，哪种射线的穿透力最强？（） A. a射线 B. B射线 C. 丫射线 D.质子7．在下述医疗照射中，每次检查的有效剂量最大的是哪种？（） A . CT B.血管造影C.介入治疗D.胸部X射线透视 8.在医学上X射线可用于透射的机制是（） A .穿透能力强 B .电离能力强C.射线能量大D .不同组织的吸收不同 9．辐射致癌属于那种效应：（） A .急性B.遗传C.确定性D.随机性 10．剂量率与点源距离的关系：（） A .正比B.反比C.平方正比D.平方反比 三、填空题（每空1分，总共20 分）
1. X 射线在医学上的用途较广，目前主要有两种诊断方式：__________ 和 ______ 。 2. _____________________________ X 射线机主要包括：和。 3. _________________________________ 天然辐射源按起因分为： _____ 、和三类。 4. _________________________________________ 人体受到的照射的辐射源有两类，即：和________________________________________________ ，其中主要的人工辐射源是： ________ ，_________ 和_______ 。 5. _______________________________ 辐射防护检测的对象是： ______________________ 和_____________________________________ 。具体检测有四个领域： ______________________ 6. 丫射线与物质发生的相互作用主要有光电效应、___________ 和_________ < 四、判断题（每题2分，总共20 分） 1. 地球上的天然辐射源都是来自宇宙射线。 （） 2. 原子核的质量等于组成原子核的中子和质子质量之和。（） 3. 放射性衰变符合指数衰减规律。（） 4. B粒子的能谱是连续的。（） 5. B衰变不仅放出B粒子，还要放出一个中微子。（） 6. 大多数气体探测器都工作于有限正比区。（） 7. 闪烁体都很容易潮解。（） 8. 吸能核反应的发生有一定的阈能。（） 9. 发生自发裂变的条件是自发裂变能Qf,s< 0。（） 10. 一种粒子与某种原子核的核反应反应道只有一个。（） 五、简答题（每题10 分，总共30分） 1. 什么是密封源和非密封源？ 2. 在放射性同位素和射线装置应用中，必须遵循辐射防护的哪三原则？ 3. 辐射防护的四个标准是什么？
辐射防护基础知识
辐射防护基础知识 第一章放射源 §1-1 物质、原子和同位素 自然界中存在的各种各样的物体，大的如宇宙中的星球，小的如肌体的细胞。都是由各种不同的物质组成的。 物质又是由无数的小颗粒所组成的。这种小颗粒叫做“原子”由几个原子还可以组成较复杂的粒子叫分子。如水，就是由二个氢原子和一个氧原子化合成一个水分子。无穷多的水分子聚在一起。就是宏观的水。 原子虽然很小，它仍有着复杂的结构。原子由原子核和一定数量的电子组成。原子核在中心，带正电。电子绕着原子核在特定的轨道上运动，带负电。整个原子的正负电荷相等，是中性的。原子核内部的情况又是怎样的呢？简单地讲，原子核是由一定数量的质子和中子组成。中子数比质子数稍多一些。两者数目具有一定的比例。 一个原子所包含的质子数目与中子数目之和，称为该原子的质量数。它也就是原子核的质量数。简单归纳一下： 质子（带正电，数目与电子相等） 原子核 原子中子（不带电，数目=质量数-原子序数）电子（质量小，带负电，数目与质子相等，称为原子序 数） 原子的化学性质仅仅取决于核外电子数目，也就是仅仅取决于
它的原子序数。我们把原子序数相同的原子称作元素。 有些原子，尽管它们的原子序数相同，可是中子数目不相同，这些原子的化学性质完全相同。而原子核有着不同的特性。例如：11H、 2 1H、3 1H，它们就是元素氢的三种同位素。又如： 59CO和60CO是元素钴的两种同位素。 235U和238U是元素铀的两种同位素 自然界中已发现107种元素，而同位素有4千余种。 原子核里的中子比质子稍多，确切地说，质子数与中子数应有 一个合适的比例（如轻核约为1：1，重核约为1：15）。只有这样的原子核才是稳定的，这种同位素就叫做稳定同位素。如果质子的数目过多或过少，也即中子数目过少或过多。原子核往往是不稳定的，它能够自发地发生变化，同时放出射线和能量。这种原子核就叫做放射性原子核。它组成的原子就叫做放射性同位素，如59CO是稳定同位素，60CO是放射性同位素。 放射性同位素分为天然和人工两种。天然的就是自然界中容观存在的。如铀、钍、镭及其子体；以及钾、钙等等。人工的就是通过人为的方法制造的。如利用反应堆或加速器产生的粒子打在原子核上，发生核反应，使原子核内的质子（或中子）数目发生变化。生成放射性同位素，60CO就是把59CO放在反应堆里照射。吸收一个中子后变成的，所以60CO就是人工放射性同位素。 §1-2放射性衰变和三种射线 放射性原子核通过自发地变化，放出射线和能量，同时自己变成一个新的原子核。这个过程叫做放射性衰变。
上海市辐射环境监测人员持证上岗
上海市辐射环境监测人员持证上岗 考核实施细 第一章总则 第一条为进一步加强和规范辐射环境监测人员资格管理，贯彻落实环境保护部《环境监测质量管理规定》和《环境监测人员持证上岗考核制度》（环发〔2006〕114号），参考环保部辐射环境监测技术中心发布的《辐射环境监测人员持证上岗考核实施细则》，制定本细则。 第二条为环境管理和社会提供辐射环境监测数据和信息的监测、数据分析和评价、质量管理以及与监测活动相关的所有网络成员单位的监测人员，均应取得《上海市环境监测技术人员上岗合格证》（以下简称“合格证”）。持有合格证的人员（以下简称“持证人员”）方能从事相应的监测工作，未取得合格证者，只能在持证人员的指导下开展工作，监测质量由持证人员负责。 第三条本细则适用于上海市辐射环境监督站（以下简称“市辐射站”）对全市辐射监测网络成员单位的持证上岗考核。全市辐射监测网络成员单位包括各区县辐射环境监测机构及各行业环境监测站。 第二章考核工作管理 第四条市辐射站成立辐射环境监测人员考核领导小组（以下简称“领导小组”），主管网络成员单位监测人员持证上
岗考核工作，领导小组下设考核办公室。 第五条考核办公室设在技术管理部门，负责组织编写《辐射环境监测持证上岗考核考试大纲》（以下简称“考试大纲”），负责建立考核专家库和理论考核试题库，负责考务工作的指导和协调，负责辐射环境监测人员的颁证和考核换证及其他日常事务。 第六条考核专家库由市辐射站及(或)其他单位辐射监测专家组成。项目考核前，考核办公室根据考核人数从考核专家库中随机抽取相应数量的掌握该考核项目分析方法的人员(每个考核项目至少2人)，并确定1人为组长，经领导小组批准后成立考核组。 第七条考核组负责根据考试大纲编写基础理论考核试卷、主持现场基础理论和实际操作考核、填写持证上岗考核报告等工作。 第三章考核内容和考核方式 第八条考核由基础理论、实际操作考核两部分组成。实际操作考核包括现场基本技能考核、现场样品分析考核两种方式。 第九条基础理论考核内容分为两部分。第一部分为公共基础知识，主要包括：辐射环境保护基本知识、辐射环境监测基础理论知识、辐射环境保护标准、质量保证和质量控制知识、常用数据统计知识、数据处理和评价模式等内容；第二部分为申请项目的专业知识，主要包括：采样方法、样品预处理方法、分析测试方法和监测规范等内容。
辐射防护知识.
辐射防护知识 1、四种常见的射线： 在我们的周围到处存在着射线—太阳光、无线电波、微波、红外线、宇宙射线，这些射线都是电磁波。由于光子的能量较低，强度较小，它们大多是没有危害的。核射线就和它们有很大的不同。 1）它们由α、β和中子组成同γ射线一样具有很短的波长。 2）它们的能量高到足以使分子离子化导致生物组织遭到破坏。 核射线有时也叫做“离子射线”。受到射线照射的生物体可能使机体遭到不同程度的破坏。这取决于射线源的强度和广度以及采取的防护措施。通常情况下穿透力较强的射线是γ射线和中子射线，它们破坏性较小，但是防护困难。α、β射线穿透力较弱，破坏性较大，但是防护比较简单。所有这些放射源都是向四周空间时刻放射射线。 2γ射线和X射线 Ｘ和γ射线都是电磁波（光子）。唯一的区别是来源：γ射线是属于原子核发射出来的辐射；Ｘ射线指的是在原子核外部产生的辐射。 它们和光速一样快，能穿透大多数物体，在介质中穿过波长不会发生变化但强度会逐渐减弱。Gamma射线在空气中传播几乎不受影响，它可以被几英尺的水，数英尺的混凝土，几英寸的钢或铅完全阻挡。由于它不容易被减弱，所以能轻易的检测到它的存在，同时人体也容易被它照射到。多数放射源在释放Gamma射线时都伴随着释放出α、β射线或中子射线。X射线能量比γ射线能量稍低。 3、辐射危害 1、职业照射 2、公众照射 3、医疗照射 4、潜在照射 4．吸收剂量 对X射线、γ射线，吸收剂量在0.25戈瑞以下时，人体一般不会有明显效应；但是，剂量再增加，就可能出现损伤。当达到几个戈瑞时，就可能使部分人死亡。接受同样数量的“吸收剂量”，受照射时间越短，损伤越大；反之，则轻。吸收同样数量剂量，分几次照射，比一次照射损伤要轻。 表1、常用放射线单位及换算关系
辐射防护基础知识精彩试题
科目：辐射防护基础知识 考试用时：本次考试时间为90分钟 题号 一 二 三 四 总分 得分 阅卷人 一、单项选择题（共20题，每题1分，错选不得分） 1. 以下哪个标记是为“电离辐射”或“放射性”的标识：（ ） A. B. C. D. 2. 原子核半径尺度为：（ ） 姓名：_________ 单位/部门：___________ 岗位：________ -----------密--------封--------线--------内--------不--------得--------答--------题-----------
A. 10-15 m B. 10-12 m C. 10-10 m D. 10-6 m 3. β衰变一共有多少种模式：（ ） A. 一种 B. 两种 C. 三种 D. 四种 4. 在下列给出的屏蔽材料中，屏蔽γ射线宜选用以下哪种：（ ） A. 聚乙烯塑料 B. 混凝土 C. 有机玻璃 D. 铝合金 5. 原子核所带电性为：（ ） A. 电中性 B. 负电 C. 不带电 D. 正电 6. 以下不属于γ射线与物质作用机制的有：（ ） A. 光电效应 B. 碰撞散射 C. 康普顿散射 D. 电子对效应 7. 放射性活度的国际单位是：（ ） 单位/部门：___________ 岗位：________ 线--------内--------不--------得--------答--------题-----------
A. 居里 B. 毫克镭当量 C. 贝克勒尔 D. 伦琴 8. 下列数字中，有可能是组织权重因子W T的是：（） A. 0.12 B. 1.0 C. 20 D. 0.5 9. 有效剂量的单位是：（） A. 戈瑞 B. 伦琴 C. 希伏 D. 拉德 10. 以下哪一个是放射性货包的标识：（） A. B. C. D.
娜子同步辐射应用专题答案
简答60分（任选4题） 1.组合材料学通过在一块基片上合成大量密集排列的微量材料样品阵列，并快速表征每个微量样品的特性，筛选/优化新材料.在此工作中同步辐射可以发挥很大的作用，现已发展哪些手段，并用于哪些材料性质的表征？（高琛，组合化学） 答：并行合成：Mix&Split，液滴喷射、阵列燃料、四元方案、成分梯度，GAAG 高通量表征：照相术，扫描光谱仪、FTIR光谱成像，阵列微四探针、SEMM（介电、压电、磁电）、X射线分析，μSIMS，合成表征一体化 组合材料学的应用：荧光材料、磁电材料、光催化材料，无铅压电。（或超导、磁阻、发光、铁电、电光、催化、半导体、沸石、金属合金、……） OR 高通量表征技术，用于发光材料，磁电材料，以及电催化材料的表征 2.同步辐射紫外单光子电离与传统的电子轰击电离相比有哪些优势？（潘洋，质谱）同步辐射单光子电离与传统的电子轰击电离相比，有以下优势： 1）PIMS在VUV波段能量连续可调，可以避免碎片离子的产生，分辨能力强； 2）裂解碎片大量减少,使质谱图更加“干净”； 3）它的能量分辨比电子轰击电离高，通过扫描光子能量，可以区分同分异构体；4）一些稳定且电离能高的化合物如O2，H2O，CO，and CO 更容易被电离； 3.与投射电镜相比，软x射线显微术主要有哪些优势？（蒋诗平，软X射线显微） 软X射线显微术，主要应用于生物、材料等样品的显微研究。尽管目前软X射线显微术的分辨率还达不到电子显微镜那么高，但与电子显微镜相比，在生物样品的研究上，它具有无可比拟的优越性。 1)软X射线显微术比电子显微镜的穿透深度深。软X射线可穿透几个微米厚的生物
同步辐射技术应用及发展
同步辐射技术应用及发展 摘要：同步辐射是圆周运动和蛇行运动时高速电子发射的亮的电磁波，分别有连续和准单色的光谱。真空紫外软X射线、硬X射线和红外线波段是优秀的光，被应用在基础科学、工程学、生物学、医学和环境科学。本文叙述了同步辐射的特点、发生的方法及其应用实例，通过介绍其在生命科学、生物医学、高分子结构分析等领域的应用研究，说明同步辐射广泛的应用。 关键词：同步辐射，生命科学、生物医学、高分子结构分析 1 绪论 1947年，美国纽约州通用电气公司实验室的电子同步加速器首次在可见光范围内观察到了强烈的辐射，从此这种辐射被称为“同步辐射。同步辐射是强度高、覆盖频谱范围广、可以任意选择所需波长，而且连续可调，是继激光光源之后的又一种新型光源。同步辐射发现9年后，美国康奈尔大学用真空紫外波段同步辐射对稀有气体的吸收进行了系统研究，并取得了重要成果，从而使人们认识到同步辐射可作为真空紫外波段和X射线光源。直到1974年，美国斯坦福直线加速器中心的研究小组在SPEAR对撞机上用同步辐射开展物理、化学、生物学方面的研究，使同步辐射的应用得到了迅猛的发展。 1.1 同步辐射的发现 1947年4月16日，在美国纽约州通用电气公司的实验室中正在调试一台新设计的能量为70MeV的电子同步加速器，这台加速器与其他类型的电子加速器的一个重要不同点是它的真空室是透光的，原想这样可方便地观察到真空室里的装置(如电极位置)情况，但竟导致了一个重大发现。就在这一天的调试中一位技工偶然从反射镜中看到了在水泥防护墙内的加速器里有强烈“蓝白色的弧光”。经仔细分析，说明不是气体放电，而是加速运动的电子所产生的辐射，被称为同步辐射。试验指出，这种辐射光的颜色随电子能量的变化而变化。当电子能量降到40MeV时，光的颜色变为黄色;降到30MeV时，变为红色，且光强变弱;降到20MeV时，就看不到光了。同步辐射的发现在当时科学界引起了轰动，不少科学家着手研究这种辐射的性质。但在当时，这种辐射阻碍了加速粒子能量的进一步提高，使科学家感到头痛，直到同步辐射发现后约20年，科学家才逐步认识
辐射防护基础知识试题
第1页/共9页 科目：辐射防护基础知识 考试用时：本次考试时间为90分钟 一、单项选择题（共20题，每题1分，错选不得分） 1. 以下哪个标记是为“电离辐射”或“放射性”的标识：（ ） A. B. C. D. 2. 原子核半径尺度为：（ ） A. 10-15 m B. 10-12 m C. 10-10 m D. 10-6 m 3. β衰变一共有多少种模式：（ ） A. 一种 B. 两种 C. 三种 D. 四种 4. 在下列给出的屏蔽材料中，屏蔽γ射线宜选用以下哪种：（ ） A. 聚乙烯塑料 B. 混凝土 C. 有机玻璃 D. 铝合金 姓名：_________ 单位/部门：___________ 岗位：________ -----------密--------封--------线--------内--------不--------得--------答--------题-----------
第2页/共9页 5. 原子核所带电性为：（ ） A. 电中性 B. 负电 C. 不带电 D. 正电 6. 以下不属于γ射线与物质作用机制的有：（ ） A. 光电效应 B. 碰撞散射 C. 康普顿散射 D. 电子对效应 7. 放射性活度的国际单位是：（ ） A. 居里 B. 毫克镭当量 C. 贝克勒尔 D. 伦琴 8. 下列数字中，有可能是组织权重因子W T 的是：（ ） A. 0.12 B. 1.0 C. 20 D. 0.5 9. 有效剂量的单位是：（ ） A. 戈瑞 B. 伦琴 C. 希伏 D. 拉德 10. 以下哪一个是放射性货包的标识：（ ） A. B. C. D. 姓名：_________ 单位/部门：___________ 岗位：________ -----------密--------封--------线--------内--------不--------得--------答--------题-----------
电离辐射基本知识
第二章电离辐射基本知识一、基本概念 ?1. 原子结构 ?（1）原子核：质子、中子?（2）核外电子 2. 放射性 ?某些物质的原子核不稳定，会自发地发生变化，同时发射出各种射线的现象。 ?不受温度、压力、电磁场等外界条件的影响，只和时间相关。3. 同位素 ?（1）核素：某种原子具有一定特征的名称。质子数、中子数、能态可不同，如1H（氕）、2H （氘）、3H（氚）；Te m ?（2）同位素：不同中子数或不同能态的核素。（3）同质异能素：是同位素的一种特殊类型 4. 放射性核素和核衰变 ?（1）稳定性同位素和放射性同位素： ?能自发地转变为别的原子核或自发地发生核能态变化，变化时伴有射线的发射——放射性同位素?（2）核衰变方式： ? a.α 衰变：α 射线为氦（He） ? b.?-衰变： ?-射线为电子（e-） ? c.?+衰变： ?+射线为正电子（e+） ? c.γ 衰变：γ 射线为光子（3）半衰期（half-life） ?某种放射性核因发生自发性核衰变而减少到原来核数的一半所需的时间。 ?是放射性核素的一个特征常数 ?T1/2 = 0.693/λ（λ：衰变常数） ?N = N0e-λT1/2
（4）放射性活度（radioactivity） ?指单位时间内放射性核的衰变数，即衰变率，单位 Bq ? 1 Bq = 1dps ? 1 Ci = 3.7×1010Bq = 2.22 ×1012 dpm 二、电离辐射的种类 1. X 线 ?（1）X 线的特征 ? a. 基本特征 ?X 射线在电磁辐射中的特点属于频率高、波长短、能量大的射线 ?X 射线的频率约在 3×1016～3×1020 Hz之间，波长约在10～10-3 nm之间 ?X 线诊断常用的 X 线波长范围为 0.008～0.031 nm（40～150 kV）b. X 射线的波粒二象性 ?X 射线同时具有波动性和微粒性，统称为波粒二象性。?X 射线在传播时，它的波动性占主导地位，具有频率和波长，且有干涉、衍射等现象发生。 ?X 射线在与物质相互作用时，它的粒子特性占主导地位，具有质量、能量和动量。 （2）X 射线产生的基本条件 a. 有电子源（阴极）； b. 有高速运动的电子流（管电压）； c. 有阻碍带电粒子流运动的障碍物（靶），用来阻止电子的运动，可以将电子的动能转变为 X 射线光子的能量。 靶的原子序数低→产生 X 线的能量小、波长长； 靶的原子序数高→产生 X 线的能量大、波长短。 （3）X 射线发射的形式 ? a. 连续辐射（韧致辐射，bremsstrahlung）：高速带电粒子（电子）撞击靶面，与靶原子核相互作用后损失的能量各不相同，由此产生一束波长不等、连续的混合 X 射线。 ?与管电压相关，管电压越高，波长越短，但有极限。 ? b. 特征辐射（标识辐射，characteristic radiation）：高速电子与原子内层电子相互作用，将内层电子击出至外层，外层电子跃迁时将多余的能量以光子形式放射出来，由于不同靶物质的原子结构不同，放射出的 X 线的波长也各不相同。 ?这种由电子跃迁产生的辐射与管电压无关，而与靶物质的原子序数相关。 ?原子序数越高，击出所需的能量就越大，所需的管电压越高，波长越短 ?。
辐射防护基础知识试题
辐射防护基础知识试题文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
科目：辐射防护基础知识 考试用时：本次考试时间为90分钟 题号 一 二 三 四 总分 得分 阅卷人 一、单项选择题（共20题，每题1分，错选不得分） 1. 以下哪个标记是为“电离辐射”或“放射性”的标识：（ ） A. B. C. D. 2. 原子核半径尺度为：（ ） A. 10-15 m B. 10-12 m C. 10-10 m D. 10-6 m 3. β衰变一共有多少种模式：（ ） A. 一种 B. 两种 C. 三种 D. 四种 4. 在下列给出的屏蔽材料中，屏蔽γ射线宜选用以下哪种：（ ） A. 聚乙烯塑料 B. 混凝土 C. 有机玻璃 D. 铝合金 5. 原子核所带电性为：（ ） A. 电中性 B. 负电 C. 不带电 D. 正电 6. 以下不属于γ射线与物质作用机制的有：（ ） 姓名：_ ________ 单位/部门：_______ ____ 岗位：________ - -- - - -- - - - -密 -------- 封 - - - - - -- - 线 - - -- - - - - 内 - - - - - - - - 不 - - - - - - - - 得 - - - - - - - __ 岗位：________ -- - - - - - 不 - - - - - - - - 得 - -- - -- -
A. 光电效应 B. 碰撞散射 C. 康普顿散射 D. 电子对效应 7. 放射性活度的国际单位是：（ ） A. 居里 B. 毫克镭当量 C. 贝克勒尔 D. 伦琴 8. 下列数字中，有可能是组织权重因子W T 的是：（ ） A. B. C. 20 D. 9. 有效剂量的单位是：（ ） A. 戈瑞 B. 伦琴 C. 希伏 D. 拉德 10. 以下哪一个是放射性货包的标识：（ ） 下列属于职业照射的情况是：（ ） A. 客机飞行员所受的来自宇宙射线的照射 B. 乘坐头等舱的商务精英所受的来自宇宙射线的照射 C. 核电厂职员工体检时所受的照射 D. 普通公众所受的来自土壤、建筑物的放射性照射 姓名：_ ________ 单位/部门：_______ ____ 岗位：________ -- - - - - - -- - -密 -------- 封 - - - - - - - - 线 - - -- - - - - 内 - - - - - - - - 不 - - - - - - - - 得 - - - -- - -