第二章 x射线物理基础2
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02.2第二章 X-射线晶体学(2)
与X射线及晶体衍射有关的部分诺贝尔奖获得者名单
二、X射线的产生
热阴极二极管 阳极---靶（A），一般为纯 金属（Cu,Cr,V,Fe,Co）抛 光镜面 阴极---灯丝（C）产生热电 子 真空管---铍玻璃-金属管 直流高压---U(几千~几万伏） 两种类型X射线波长：
连续X射线 特征X射线
Microstructural scale Microstructure: general term Macro covering a wide range of Meso structural features, from interatomic distance to those visible to the naked eye. Micro
Macrostructure: the scale of the engineering components, visible to the eye. Mesostructure: On the Nano borderline of the visible. Microstructure: grain, precipitates, dislocation, microcracks, microporosity… Nanostructure: Sub-micro feautures
ห้องสมุดไป่ตู้
K β 、Lα特征射线是怎样产生的？
五、X射线与物质的相互作用
五、X射线与物质的相互作用
一、X射线的散射 1. 相干散射（经典散射/汤姆逊散射） X射线光电子和受原子和束缚 得很紧的电子（如原子内层电子） 相碰撞而弹射，光子的方向改变了， 但能量几乎没有损失，于是产生了 波长不变的散射。 是X射线在晶体中产生衍射现象的 基础 2. 非相干散射 当X射线光子与原子中受束缚力弱 的电子（如原子中的外层电子）发 生碰撞时，电子被撞离原子并带走 光子的一部分能量而成为反冲电子。 因损失能量而波长变长的光子也被 撞偏了一个角度2θ 成为散射光子。 散射光子和反冲电子的能量之和等 于入射光子的能量。
第二节X射线的物理学基础-精选
• 因高速电子的动能仅1%左右转变为X射线，99%都转变成热能，为避 免烧熔靶面，需通水冷却。
19
二、X射线的产生 （2）X射线管
• 窗口：金属铍制成，是X射线射出的通道，要求既要由足够的强度维持高 真空，又要对X射线吸收小。通常由四个或两个窗口。
• X射线在各个方向上的强度不相同，与电子束垂直的方向，强度最大。由 于靶面不是绝对光滑平整，因此常在与靶面成6度的方向接收X射线。
7
一、X射线的性质 （4）贡献
图为澳大利亚悉尼大学一名工作人员在审视手中的X射线照片
8
一、X射线的性质
（5）X射线的本质
• 1912年，德国物理学家劳厄（M. V. Laue)等根据理论预见到， 并用实验证实：X射线照射晶体时，将产生干涉（即衍射）现 象。证明了X射线的本质是电磁波。这是X射线衍射学的第一个 里程碑。
几个月后被用于医学诊断，后来又用于金属材料和机械零件的 探伤。 1901年获第一届诺贝尔物理奖。 1912年劳厄发现了X射线通过晶体时产生衍射现象，证明了X射 线的波动性和晶体内部结构的周期性。（1914诺奖） 1912年11月，布拉格利用X射线分析晶体结构，提出著名的布 拉格方程，成功解释劳厄的实验。（1915诺奖）
根据X射线波长的不同，可将X射线分为以下两种： • 硬X射线：波长短 • 软X射线：波长较长
波长愈短穿透能力愈强，用于金属探伤的X射线波长为 0.005~ 0. 01nm或更短 ；适用于晶体结构分析的X射线， 波长约为0. 05~ 0. 25nm。
12
一、X射线的性质 （9）X射线探测与防护
• 因X射线是人类肉眼看不见的射线，必须使用专门的设备 和仪器进行间接探测。探测X射线的主要仪器设备是：荧 光屏、照相底片和探测器等。
19
二、X射线的产生 （2）X射线管
• 窗口：金属铍制成，是X射线射出的通道，要求既要由足够的强度维持高 真空，又要对X射线吸收小。通常由四个或两个窗口。
• X射线在各个方向上的强度不相同，与电子束垂直的方向，强度最大。由 于靶面不是绝对光滑平整，因此常在与靶面成6度的方向接收X射线。
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一、X射线的性质 （4）贡献
图为澳大利亚悉尼大学一名工作人员在审视手中的X射线照片
8
一、X射线的性质
（5）X射线的本质
• 1912年，德国物理学家劳厄（M. V. Laue)等根据理论预见到， 并用实验证实：X射线照射晶体时，将产生干涉（即衍射）现 象。证明了X射线的本质是电磁波。这是X射线衍射学的第一个 里程碑。
几个月后被用于医学诊断，后来又用于金属材料和机械零件的 探伤。 1901年获第一届诺贝尔物理奖。 1912年劳厄发现了X射线通过晶体时产生衍射现象，证明了X射 线的波动性和晶体内部结构的周期性。（1914诺奖） 1912年11月，布拉格利用X射线分析晶体结构，提出著名的布 拉格方程，成功解释劳厄的实验。（1915诺奖）
根据X射线波长的不同，可将X射线分为以下两种： • 硬X射线：波长短 • 软X射线：波长较长
波长愈短穿透能力愈强，用于金属探伤的X射线波长为 0.005~ 0. 01nm或更短 ；适用于晶体结构分析的X射线， 波长约为0. 05~ 0. 25nm。
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一、X射线的性质 （9）X射线探测与防护
• 因X射线是人类肉眼看不见的射线，必须使用专门的设备 和仪器进行间接探测。探测X射线的主要仪器设备是：荧 光屏、照相底片和探测器等。
第二章 X射线衍射
第二章 X射线衍射分析
• 主要内容: • X射线的物理基础 • X射线衍射原理（布拉格方程） • 样品制备及实验方法 • X射线衍射方法在材料研究中的应用
2.1 X射线的产生及性质
2.1.1 X射线的发现及性质
发现：
1895年，著名的德国物理学家伦琴发现了X射线，也叫伦 琴射线。 1912年，德国物理学家劳厄等人发现了X射线在晶体中的
43m 2 4
90
30
31 32
O Td Oh
43,34,6m
m 3 m 43,34,62,9m, i
2.2.1 X射线衍射
原理：通过在晶体中所产生的衍射现象进行结构分析
X射线衍射: 衍射：光线照射到物体边沿后,通过散射继续在空间发射 的现象。 X射线投射到晶体中时，会受到晶体中原子的散射，而散 射波就好象是从原子中心发出，每一个原子中心发出的散射
非晶体（noncrystal)
是指组成物质的分子（或原子、离子）不呈空间有规
则周期性排列的固体。它没有一定规则的外形，如玻璃、 松香、石蜡等。 它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”。 非晶体是内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体，
具有近程有序，但不具有长程有序。如玻璃。外形为无规
2、均匀性：晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。 3、各向异性：晶体中不同的方向上具有不同的物理性质。 4、对称性：晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的 对称性。 5、自限性：晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性。 6、解理性：晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质。 7、最小内能：成型晶体内能最小。 8、晶面角守恒：属于同种晶体的两个对应晶面之间的夹角 恒定不变。
2.2.2 布拉格方程 英国物理学家布拉格父子把空间点阵理解为互相平行且 面间距相等的（hkl）的一组平行点阵（或面网），面网间距 为d。入射X射线S0（波长为λ）沿着与面网成θ角（掠射角） 的方向射入。
• 主要内容: • X射线的物理基础 • X射线衍射原理（布拉格方程） • 样品制备及实验方法 • X射线衍射方法在材料研究中的应用
2.1 X射线的产生及性质
2.1.1 X射线的发现及性质
发现：
1895年，著名的德国物理学家伦琴发现了X射线，也叫伦 琴射线。 1912年，德国物理学家劳厄等人发现了X射线在晶体中的
43m 2 4
90
30
31 32
O Td Oh
43,34,6m
m 3 m 43,34,62,9m, i
2.2.1 X射线衍射
原理：通过在晶体中所产生的衍射现象进行结构分析
X射线衍射: 衍射：光线照射到物体边沿后,通过散射继续在空间发射 的现象。 X射线投射到晶体中时，会受到晶体中原子的散射，而散 射波就好象是从原子中心发出，每一个原子中心发出的散射
非晶体（noncrystal)
是指组成物质的分子（或原子、离子）不呈空间有规
则周期性排列的固体。它没有一定规则的外形，如玻璃、 松香、石蜡等。 它的物理性质在各个方向上是相同的，叫“各向同性”。 非晶体是内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体，
具有近程有序，但不具有长程有序。如玻璃。外形为无规
2、均匀性：晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。 3、各向异性：晶体中不同的方向上具有不同的物理性质。 4、对称性：晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的 对称性。 5、自限性：晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性。 6、解理性：晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质。 7、最小内能：成型晶体内能最小。 8、晶面角守恒：属于同种晶体的两个对应晶面之间的夹角 恒定不变。
2.2.2 布拉格方程 英国物理学家布拉格父子把空间点阵理解为互相平行且 面间距相等的（hkl）的一组平行点阵（或面网），面网间距 为d。入射X射线S0（波长为λ）沿着与面网成θ角（掠射角） 的方向射入。
第二章X射线物理基础
消息传遍全球，各国竞相开展试验研究。虽未了解此现象本质，因其有 强大穿透力，能透过人体显示骨骼，迅速被医学界广泛利用，成为透 视人体、检查伤病的有力工具，产生了X射线透视学。
后来又用于金属探伤，对工业技术也有很大促进作用。
2020/1/27
材 料 分 析 测 试 方 法（2015年春季）
2020/1/27
材 料 分 析 测 试 方 法（2015年春季）
荷兰Philips公司第二代陶瓷X射线管
2020/1/27
2.2.2 产生条件
材 料 分 析 测 试 方 法（2015年春季）
（1）产生自由电子（如加热钨丝发射热电子）；
1895年11月8日发现了X射线。 1900年任慕尼黑大学物理研究所教授，主 任。 1901年，获首届诺贝尔物理学奖。 1923年2月10日，在慕尼黑去世。
2020/1/27
材 料 分 析 测 试 方 法（2015年春季）
伦琴夫人的手 －摄于1895年12月22日
六个星期后，伦琴确认是一种新射线， 才告诉自己夫人。
X射线与无线电波、红外线、可见光、紫外线γ射线、宇宙射线一 样也是一种电磁波或电磁辐射，它的波长为0.001-10nm ，一般波 长短的X射线穿透能力强，称为硬X射线（0.005-0.01nm），反之 则称为软X射线。用于晶体衍射分析常用的X射线波长约在2.5Ǻ到 0.5 Ǻ之间。
2020/1/27
1912年，德国物理学家劳埃（M. Von Laue）利用晶体作为天然光栅成功观 察到了X射线衍射现象。
他用CuSO4·5H2O进行了实验，获得了 第一张X射线衍射照片。
1914年获诺贝尔物理学奖
2020/1/27
Max von Laue 马克斯 • 冯 • 劳埃(1879-1960)
后来又用于金属探伤，对工业技术也有很大促进作用。
2020/1/27
材 料 分 析 测 试 方 法（2015年春季）
2020/1/27
材 料 分 析 测 试 方 法（2015年春季）
荷兰Philips公司第二代陶瓷X射线管
2020/1/27
2.2.2 产生条件
材 料 分 析 测 试 方 法（2015年春季）
（1）产生自由电子（如加热钨丝发射热电子）；
1895年11月8日发现了X射线。 1900年任慕尼黑大学物理研究所教授，主 任。 1901年，获首届诺贝尔物理学奖。 1923年2月10日，在慕尼黑去世。
2020/1/27
材 料 分 析 测 试 方 法（2015年春季）
伦琴夫人的手 －摄于1895年12月22日
六个星期后，伦琴确认是一种新射线， 才告诉自己夫人。
X射线与无线电波、红外线、可见光、紫外线γ射线、宇宙射线一 样也是一种电磁波或电磁辐射，它的波长为0.001-10nm ，一般波 长短的X射线穿透能力强，称为硬X射线（0.005-0.01nm），反之 则称为软X射线。用于晶体衍射分析常用的X射线波长约在2.5Ǻ到 0.5 Ǻ之间。
2020/1/27
1912年，德国物理学家劳埃（M. Von Laue）利用晶体作为天然光栅成功观 察到了X射线衍射现象。
他用CuSO4·5H2O进行了实验，获得了 第一张X射线衍射照片。
1914年获诺贝尔物理学奖
2020/1/27
Max von Laue 马克斯 • 冯 • 劳埃(1879-1960)
X射线物理学基础
6) 假定空气由20% O2 和 80% N2 组成, 其密
度为1.29×10-3 g/cm3, 试求其对于Cr Kα的质
量吸收系数um 和线吸收系数u。
7) 作出Cu靶在1, 5, 20 and 40 kV 电压下的强
度-波长关系图。
8) 对于铁靶，应用什么做滤波片，解释你的选
择理由。
一、原子能态及其表征
可以象粒子一样和微观粒子发生相互作用
同样微观粒子既有粒子性，又可以作为一
种波（德布罗意波）有干涉和衍射现象
X射线的特点： 1）不可见 2）折射率接近1 3）穿透性强 5）杀伤作用
(三) X产生与X射线管
1. 产生方式： 1.高速电子流撞击金属靶
2.同步幅射X射线 X射线管的结构 ：
X射线管
阴极产生电子
X射线物理学基础作业 1．在原子序24（Cr）到74（W）之间选择7种元素，根据它们的特征谱波 长（Kα1），用图解法验证莫塞莱定律。 2．若X射线管的额定功率为1.5kW，在管电压为35kV时，容许的最大电流 是多少？ 3．讨论下列各组概念中二者之间的关系： 1）同一物质的吸收谱和发射谱； 2）X射线管靶材的发射谱与其配用的滤波片的吸收谱。 3）X射线管靶材的发射谱与被照射试样的吸收谱。 4．为使Cu靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6，求滤波片的厚度。 5．画出MoKα辐射的透射系数（I/I0）-铅板厚度（t）的关系曲线（t取 0~1mm）。 6．欲用Mo靶X射线管激发Cu的荧光X射线辐射，所需施加的最低管电压是 多少？激发出的荧光辐射的波长是多少？
1
式中K2为与靶中主量子数有关的常数，
K2 (Z )
K2 (Z )
σ为屏蔽常数，与电子所在的壳层有关。 特征X射线谱及管电压对特征谱的影响 （钼钯K系）
第二章-X射线成像的物理基础
特征辐射
高速电子流轰击阳 极靶，将某些内层电子 击出，转移到外部壳层 或击出原子之外。
轨道电子从外层跃迁 到内层。放出特征X射 线光子。
1. 连续辐射(韧致辐射)：如果被靶阻挡的电子的能量，不越过一 定限度时，只发射连续光谱的辐射。这种辐射叫做轫致辐射。 连续光谱的性质和靶材料无关。
2. 特征辐射(标识辐射)：当电子的能量超过一定的限度时，可以 发射一种不连续的，它只有几条特殊的线状光谱，这种发射 线状光谱的辐射叫做特征辐射。 特征光谱和靶材料有关，不同的材料有不同的特征光谱这就是 为什么称之为“特征”的原因。
在压产生X射 线的时间
X射线的量：管电流×曝光时间（mA×s）
穿透物质 的能力
X射线的质：管电压（kV）
X射线的质/线质一般用于表示X射线的硬度(hardness of X-ray)
X射线的三个参量：
管电压(kVp) 管电流(mA) 曝光时间(s)
名称
极软X射线
X射线谱， 波长大致介于70～0.01 nm范围内的电磁
辐射，X射线谱由连续谱和标识谱两部分组成，标识谱重
叠在连续谱背景上。连续谱是由于高速电子受靶极阻挡而
产生的轫致辐射，其短波极限λ0由加速电压V决定：
0
=
hc eV
为普朗克常数，e为电子电量，c为真空中的光速。 标识谱是由一系列线状谱组成，它们是因靶元素内层
第二章 X线成像物理基础
章节目录
第1节 X线的本质 第2节 X射线的产生和影响因素 第3节 X线的各种作用 第4节 X射线与物体原子间相互作用 第5节 X线的量与质
我们视而不见的光亮，对于我们就是黑 暗。当我们清醒时，曙光才会破晓。来日方 长，太阳只是启明星。
第2章 X射线的物理基础
焦斑——阳极靶面被电子束轰击的区域
X射线从焦斑区域出发 焦斑的形状对X射线衍射图的形状、清晰度、分辨率有较大影响
较小的焦斑 & 较强的强度
在与靶面成 出射角为 3°~6° 处接受X射线
在与焦斑短边垂直处，可得到正方形焦点，即电光源 在与焦斑长边垂直处，可得到细线型焦点，即线光源
X射线谱
Bragg W L 1890-1971
与X射线及晶体衍射有关的部分诺贝尔奖获得者名单
年 份 学 科 1901 物理 1914 物理 1915 1917 1924 1937 1954 1962 1962 1964 1985 1986 1994 得奖者 伦琴Wilhelm Conral Rontgen 劳埃Max von Laue 亨利.布拉格Henry Bragg 物理 劳伦斯.布拉格Lawrence Bragg. 物理 巴克拉Charles Glover Barkla 物理 卡尔.西格班Karl Manne Georg Siegbahn 戴维森Clinton Joseph Davisson 物理 汤姆孙George Paget Thomson 化学 鲍林Linus Carl Panling 肯德鲁John Charles Kendrew 化学 帕鲁兹Max Ferdinand Perutz Francis H.C.Crick、JAMES d.Watson、 生理医学 Maurice h.f.Wilkins 化学 Dorothy Crowfoot Hodgkin 霍普特曼Herbert Hauptman 化学 卡尔Jerome Karle 鲁斯卡E.Ruska 物理 宾尼希G.Binnig 罗雷尔H.Rohrer 布罗克豪斯 B.N.Brockhouse 物理 沙尔 C.G.Shull 内 容 X射线的发现 晶体的X射线衍射 晶体结构的X射线分析 元素的特征X射线 X射线光谱学 电子衍射 化学键的本质 蛋白质的结构测定 脱氧核糖核酸DNA测定 青霉素、B12生物晶体测定 直接法解析结构 电子显微镜 扫描隧道显微镜 中子谱学 中子衍射
2. X射线物理学基础
X射线的特点
波动性：
以一定的频率 ν 和 波 长 λ 在 空间 传播；具有干涉、 衍 射 、偏 振 等现 象。
微粒性：
具有一定的质量m、 能量E和动量p， 在与电子、质子、 中子间相互作用时， 表现出粒子的特征。
X射线的波粒两重性
ν、λ与E、p之间也有如下的关系: E=hν=hc/λ P=h/λ
5. X射线命名规则
X射线命名规则：主字母代表终态，下标 代表层序差＝1，＝2。。。。。例如 K：LK， K：MK
6. X射线与物质的相互作用
X 射线与物质相互作用时 ( 过程复 杂 ) 。但就其能量转换而言，一束 X 射 线通过物质时，它的能量可分为三部 分：散射、吸收、透过(透过物质后的 射线束强度被衰减)。
常用X射线管的结构
X射线
玻璃
钨灯丝
冷却水
电子
接变压器 示 金属聚灯罩
3. X射线的产生--装置
（1）常用的靶材：Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag （2） 冷却系统：当电子束轰击阳极靶 时，其中只有1%能量转换为X射线，其 余的99%均转变为热能。因此， 阳极 的底座一般用铜制作。使用时通循环水 进行冷却。以防止阳极过热的熔化。
X射线的性质
（1）穿透性
（2）感光作用 （3）电离作用 （4）荧光作用 （5）生物效应
3. X射线的产生—原理
X射线的产生，是因为在阴极 射线管中的电子流高速射入正极 靶内的物质时，因为电子减速或 造成靶中原子内部的扰动，而放 射出高频率的电磁波。
3. X射线的产生--装置
当冲击物质的带电质点或光子的能量足够大时, 物质原子内层的某些电子被击出，或跃迁到外部 壳层，或使该原子电离，而在内层留下空位。然 后，处在较外层的电子便跃入内层以填补这个空 位。这种跃迁主要是电偶极跃迁，跃迁中发射出 具有确定波长的线状标识X 射线谱。
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俄歇效应
KLILII
KLL俄歇跃迁
真空能级
M ➢俄歇电子的能量与
LIII 激发源（光子或电子
LII LI
）的能量无关，只取
决于物质原子的能级
结构，每种元素都有
自己的特征俄歇电子
K 能谱。故可利用俄歇 电子能谱做元素的成
分分析。
光电效应小结
光电子
被X射线击出壳层的电子即光电子,它带有 壳层的特征能量,所以可用来进行成分分析 (XPS)
第二章 X射线的物理基础
2.1 X射线的产生
电子源 加速电压
靶材 真空环境
2.2 X射线的本质
一、波粒二象性
➢一个光子的能量： E hν h c λ
➢一个光子的动量： p h λ
其中 普朗克常数h=6.625*10-34J.s 光速c =2.998*108m/s
X线的硬度（X线的贯穿本领）
高能级的电子回跳,多余能量将同能级的另
俄歇电子 一个电子送出去,这个被送出去的电子就是 俄歇电子带有壳层的特征能量(AES)
高能级的电子回跳,多余能量以X射线形式
二次荧光 发出.这个二次X射线就是二次荧光也称荧 光辐射同样带有壳层的特征能量
X射线与物质相互作用的总结
入射X射线
散射X射线
电子
相干
非相干 反冲电子 俄歇电子 光电子
这种以X射线光子激发物质原子所发生的激发 和辐射的过程称为光电效应。被击出的电子被 称为X射线光电子，所辐射的特征X射线称为次 级（或二次）X射线，或称为荧光X射线。
光电效应产生条件
➢当X光子激发K系（电
子）产生光电效应时， 光子的能量必须大于击 出一个K层电子所做的 功（临界值）。
hceV1V2 .4(A)
相干散射并未损失X射线的能量 （频率或者波长没变），而只 是改变了它的传播方向。因此 相干散射又称为弹性散射。
** 相干散射是X射线在晶体中产生衍射的基础。
（1）劳厄方法
X 射 线 管
（2）衍射仪法
X射线衍射
铅 屏
晶体
底 片
因此，晶 体可看作 三维立体 光栅。
2.4.2非相干散射
• X射线光子与束缚力不大
2.3.1 连续X射线谱
I
40mA
30mA 20mA
10mA
0
短波限 0
管电流(i)对连续谱的影响(钨靶)
2.3.2 特征X射线（标识X射线）
➢ 特点： 1）和靶的物质有关，和电压无关 2）电压要达到一定值才能产生
➢ 莫塞来定律：
1 K(Z )
式中K为与靶中主量子数有关的
常数，σ为屏蔽常数，与电子所 特征X射线谱及管电压对
➢ 4.X射线对动物有机体（其中包括对人体）能产生巨 大的生理上的影响，能杀伤生物细胞。
2.3 X射线谱
依赖于加速电压 的连续X射线
不依赖于加速电 压的特征X射线
2.3.1 连续X射线谱源自eUhvchvmaxeUh0
0
hc124n0m eU U
2.3.1 连续X射线谱
短波限 0
管电压(V)对连续谱的影响(钨靶)
在的壳层有关。
特征谱的影响（钼钯K系）
特征X射线产生机理
eVk =hvk=Wk
hv K→L=△EKL=EL-Ek
==hc/λ X射线波长是一定的 特征X射线
特征X射线产生机理
2.4 X射线与物质相互作用
• 定义
2.4.1 相干散射
干涉条件：
1，频率相同 2，相位差固定 3，振动方向一致
物质中的电子在X射线电场的作用下，产生强
质时转变为其它形式的能量，X射线发生了能 量损耗。
➢物质对X射线的非热能的吸收主要是由原子内
部的电子跃迁而引起的。这个过程中发生X射
线的光电效应和俄歇效应。
➢ 热能 ➢ 光电效应； ➢ 俄歇效应。
光电效应 （荧光辐射）
光电效应 （荧光辐射）
定义： 当一个具有足够能量的X射线光子碰撞到物
质的原子时，也可以击出原子内层(如K层)的电 子而产生电子空位，且高能级的电子填充该空 位发生电子跃迁时，同样会产生辐射，即产生 特征X射线。
荧光X射线
康吴效应 俄歇效应
光电效应
透射X射线衰减后的强度I0
热能
小结
散射
相干散射无能量损失或损失相对较小
此式把吸收限与激发电压联系起来。
从激发光电效应角度讲，我们可以称K为激发限波长，
即只有波长小于K的X光子才能激发K系产生X光电效应而使 X射线的能量被吸收。
讨论与辨析
激发限波长λk
二次特征X射线 光电子 光电效应
连续X射线波长限λ0
特征X射线
VS
反冲电子
其他效应
俄歇效应
原子在入射X射线光子的作用下失掉K层电子，处 于K激发态；当L层电子填充空位时，放出EL-EK能 量，可能产生两种效应： (1) 荧光X射线； (2) 产生二次电离，使另一个核外电子成为二 次电子——俄歇电子。
的外层电子 或自由电子 碰撞时电子获得一部分动
入射X射线
2
能成为反冲电子，X射线
电子
光子离开原来方向，能量
损失，波长增加。
21 m h 0 c ( 1 c2 o ) s 0 .0
2 ( 1 c 42 o 3 )A s ( )
这种散射波的位相与入射线的位相之间不存在固定关
系，不能产生干涉效应，因此称为非相干散射。
实质： 能量大的光子被物质吸收少，其贯穿本领强，相应 的射线硬度大。
X线
X线
A束
B束
硬度比较： B束 大于 A 束 常用管电压的千伏数（kV）表示X线硬度。
2.2 X射线的本质
➢ 2.人的肉眼看不见X射线，但X射线能使气体电离， 使照相底片感光，能穿过不透明的物体，还能使荧 光物质发出荧光。
➢ 3.X射线呈直线传播，在电场和磁场中不发生偏转； 当穿过物体时仅部分被散射。
康吴效应
非相干散射是康普顿和我国物理学家吴有 训等人发现的，亦称康普顿效应或康普顿-吴有 训效应。
非相干散射突出地表现出X射线的微粒特性， 只能用量子理论来描述，亦称量子散射。它会增 加连续背影，给衍射图象带来不利的影响，特别 对轻元素。
2.4.3 X射线的吸收
➢物质对X射线的吸收指的是X射线能量在通过物
迫振动。这样每个电子在各方向产生与入射X射线
同频率的电磁波。由于散射线与入射线的频率和
波长一致，位相固定，在相同的方向上各个散射
波符合干涉条件，因此称为相干散射。
电子将入射X射线向其四周散射；或者说入射波 将自身的能量传给电子，而电子又将该能量转化 为与入射波长相同的散射X射线。
X 射线
振动着的电子 成为次生X射 线的波源，向 外辐射与入射 X 射线同频率 的电磁波，称 为散射波。