Ionization physics evidence for magnetic flare origin of X-rays in AGN
特征x射线的原理
特征x射线的原理
X射线的原理是由物质内部的原子与分子构成的。
当高能X
射线通过物质时，其能量足以克服原子和分子的束缚力，将电子从内层轨道中撞击出来，产生所谓离子对。
当这些离子与剩余原子重新结合时，会释放出光子或电磁辐射，其中包括X
射线。
这些X射线可以形成投射到物体上的阴影，使得内部
的结构和密度变得可见。
利用X射线成像的方法，可以对物体的内部进行非侵入式的
观察。
在医学领域中，X射线技术被广泛用于检查和诊断骨骼和器官的损伤或疾病。
在工业领域，X射线技术常用于检查金属制品的质量和结构，如焊接缺陷、材料疏松和裂纹等。
此外，X射线还被应用于岩石学、考古学和材料科学等领域。
X射线通过物质的吸收和散射过程可产生不同的影像对比度。
浓度较高的物质会吸收更多的X射线，从而在成像中呈现为
较亮的区域；而浓度较低的物质则吸收较少的X射线，呈现
为较暗的区域。
通过调整X射线的能量和探测器的灵敏度，
可以使某些组织结构或病变更加清晰地显示出来。
总的来说，X射线成像原理是基于物质对X射线的吸收和散
射效应。
通过探测和记录这些效应，我们可以获得物体内部的结构信息，从而进行诊断和研究工作。
第一章 X射线的性质
透射x射线
热能 图1-9. X射线与物质的相互作用
穿透
入射 X射线透过物质沿原方向的传播
相干散射: 入射 X射线与试样物质中的电子相互作用，散射波 之间发生相互干涉的散射现象称为相干散射。
散射 非相干散射: 入射 X射线与试样物质中的电子产生弹性碰撞， 产生新的光子和反冲电子的过程．（康－吴效应） 吸收 入射 X射线的能量在通过物质时，转变为其它形式的能量，其 本身能量被消耗的现象．
(2) 俄歇效应 处于K激发态的原子能量(EK—EL)如还能继续 产生二次电离使另一个核外电子脱离原子变为二 次电子，如EK—EL＞EL，它就可能使L、M、N等层 的电子逸出，这种二次电子称为KL电子，它的能 量有固定值，近似地等于“EK-EL”这种具有特征能 量的电子就是俄歇电子。
三：X射线的衰减规律 （1）质量吸收系数 实验证明：当一束X射线通过物质时，由于散射和 吸收的作用使其透射方向上的强度衰减。衰减的程 度与所经过物质小的距离成正比，如图1－7所示。 强度的相对变化为： Ix Ix dx dIx
1
二.
重要的概念和公式：
1.高能粒子与物质相互作用 特征辐射（特征X射线）：入射电子，击出k层 电子，发出具有特定波长的x光子。 光电效应（荧光辐射）：入射x光子，击出内层 电子—光电子，发出x光子(荧光X射线)。 俄歇效应：入射x光子，击出一个k层电子，L层 一电子跃入 填充，再使L层上一电子成自由电子 (KL2L2 Auger电子)。
1.1.3 X射线谱 由X射线管发射出来的X射线可以分为两种类型。 (1) 连续X射线谱 ： 定义：高速运动的带电粒子受阻而减速时，都会产 生电磁辐射，这种辐射称之为韧致辐射。由于电子 与阳极碰撞的无规律性，因而其X射线的波长是连续 分布的 ，故叫做连续X射线谱。其谱形如图1-5 (2) 特征X射线 ： 定义：原子外层电子向内层跃迁所产生的X射线叫做 特征X射线，又叫标识X射线。由特征X射线构成的X 射线谱叫特征x射线谱，产生的原理见图1－6。 特征X射线产生的根本原因 1 是原子内层电子的跃迁，它的波 K (Z ) 长与原子序数服从莫塞莱定律。
电离辐射
Ionizing radiationFrom Wikipedia, the free encyclopediaRadiation hazard symbol.Ionizing (or ionising) radiation is radiation with sufficient energy to remove an electron from an atom or molecule. This ionization produces free radicals, atoms or molecules containing unpaired electrons, which tend to be especially chemically reactive.电离辐射是一种能够导致原子或分子中的电子移动的一种辐射。
这种电离将形成游离基以及包含有未配对电子的原子和分子，会产生特殊的化学反应。
The degree and nature of such ionization depends on the energy of the individual particles (including photons), not on their number (intensity). In the absence of heating a bulk substance up to ionization temperature, or multiple absorption of photons (a rare process), an intense flood of particles or particle-waves will not cause ionization if each particle or particle-wave does not carry enough individual energy to be ionizing (an example is ahigh-powered radio beam, which will not ionize if it does not cause high temperatures). Conversely, even very low-intensity radiation will ionize at low temperatures and powers, if the individual particles carry enough energy (e.g., a low-power X-ray beam). In general, particles or photons with energies above a few electron volts (eV) are ionizing, no matter what their intensity.电离的程度和类型由独立粒子（包括光子）的能量决定而并非是它们的数量（密度）。
磁重联
磁重联磁重联（magnetic reconnection），或磁力线重联（magnetic field line reconnection）——也有叫“磁场重联”的，取描述磁力线“断开”（break）再“重新连接”（reconnect）的物理过程的意思。
磁重联是科学家迄今知之甚少的神秘领域之一，美国国家航空航天局(NASA)最近一项日地探测任务——磁层多尺度任务(Magnetospheric Multiscale，MMS)，将对此进行深入研究，以大大增进人们对这一现象的了解。
中文名磁重联别称磁力线重联外文名magnetic reconnection 分类物理过程目录1基本概念2日常现象3科学猜想4问题引出5相关介绍6物理性质7眼见为实8科技发明1 基本概念太阳耀斑爆发太阳大气层中的突然爆炸，在短短几分钟内释放出相当于数十亿颗原子弹的能量。
耀斑的起因是太阳磁场突发的重新排布。
这些磁场从太阳表面向上拱起，可以通过在磁场束缚下的发光气体来追寻它们的踪迹。
03年10月底11月初，科学家目睹了一场有记录以来最大的太阳耀斑(solar flare)爆发。
这些带电粒子大规模地倾泻而出，即使在地球以及地球周围的空间里也显而易见——这里距离源头整整有1.5亿千米远。
举例来说，突击到我们邻近空间中的粒子，它们的轰击有时会非常强大，以至于许多科学卫星和通信卫星不得不暂时关闭，少数还遭到永久性的损伤。
同样，国际空间站的宇航员也面临着危险，不得不到空间站上防护相对较好的服务舱中寻求庇护。
在地球上，定期航班避开了高空航线，因为在那里，飞行员可能会遇到无线电通讯方面的问题，乘客和乘务人员可能吸收到的辐射剂量令人担忧。
电网也不得不严格监控电涌(surge)。
尽管有了这些努力，瑞典南部的5万户居民还是短暂地失去了电力供应。
幸运的是，即使与最糟糕的太阳风暴狭路相逢，地球的磁场和大气层也可以保护地球上绝大多数的人免遭蹂躏。
但是社会对科技的依赖日益加深，使得在某种程度上，几乎每个人都容易遭受攻击[参见《科学美国人》2001年4月号詹姆斯·L·伯奇所著《太空风暴的怒吼》一文。
答案解析（2）讲解
答案解析（2）讲解⼀、填空题1、X射线管由（阴极(Cathode)）、（阳极(Anode)）和（窗⼝(Window) ）构成。
2、当X射线管的管电压低于临界电压，仅可以产⽣（连续X射线(Continuous X-ray) ）。
当X射线管的管电压超过临界电压时就可以产⽣（连续X射线(Continuous X-ray) ）和（标识X射线(Characteristic X-ray) ）3、扫描电⼦显微镜常⽤的信号是（背散射电⼦BE ）和（⼆次电⼦SE ）。
4、电⼦探针包括（波谱仪WDS ）和（能谱仪EDS ）成分分析仪器。
5、影响差热曲线的因素有（升温速度、粒度和颗粒形状）、装填密度、压⼒和⽓氛等。
6、原⼦⼒显微镜、透射电镜、X射线光电⼦能谱、差热分析的英⽂字母缩写分别是（AFM）、（TEM）、（XPS）、（DTA ）。
7、电磁透镜的像差包括球差、⾊差、像散和畸变，其中，（球差）是限制电⼦透镜分辨本领最主要因素。
8、在X 射线衍射物相分析中，粉末衍射卡组是由粉末衍射标准联合委员会编制，称为JCPDS 卡⽚，⼜称为PDF 卡⽚。
9、X射线透过物质时产⽣的物理效应有：散射、光电效应、透射X射线、和热。
10、X射线物相分析⽅法分：定性分析和定量分析两种；测钢中残余奥⽒体的直接⽐较法就属于其中的定量分析⽅法。
11、透射电⼦显微镜的分辨率主要受衍射效应和像差两因素影响。
12、X 射线衍射⽅法有劳厄法、转晶法、粉晶法和衍射仪法。
⼆、选择题1. X 射线是（A ）A. 电磁波；B. 声波；C. 超声波；D. 波长为0.01~1000?。
2. ⽅程2dSinθ=λ叫（A D）A. 布拉格⽅程；B. 劳厄⽅程；C. 其中θ称为衍射⾓；D. θ称为布拉格⾓。
3. 下⾯关于电镜分析叙述中正确的是（ B D）A. 电镜只能观察形貌；B. 电镜可观察形貌、成分分析、结构分析和物相鉴定；C．电镜分析在材料研究中⼴泛应⽤，是因为放⼤倍数⾼，与分辨率⽆关；D．电镜在材料研究中⼴泛应⽤，是因为放⼤倍数⾼，分辨率⾼。
特征x射线的产生原理
特征x射线的产生原理特征X射线的产生原理。
特征X射线是一种特殊的X射线，具有特定的能量和频率，广泛应用于医学影像、材料分析、工业无损检测等领域。
特征X射线的产生原理是通过X射线管产生的，下面将详细介绍特征X射线的产生原理。
首先，X射线管是特征X射线的产生装置，它由阴极和阳极组成。
当X射线管通电后，阴极释放出电子，这些电子被加速到阳极，并在撞击阳极时产生特征X 射线。
这种撞击过程是特征X射线产生的基础，其原理是电子在加速过程中失去能量，转化为X射线。
其次，特征X射线的能量和频率取决于电子的加速电压和阳极材料。
当电子撞击阳极时，会产生两种不同的X射线，连续X射线和特征X射线。
连续X射线是由电子与阳极物质发生不完全碰撞而产生的，其能量和频率连续分布；而特征X 射线则是由电子与阳极物质内部原子的电子发生碰撞而产生的，其能量和频率具有特定的数值。
因此，通过控制电子的加速电压和选择合适的阳极材料，可以产生特定能量和频率的特征X射线。
另外，特征X射线的产生还受到电子束的聚焦和阳极的散热影响。
电子束的聚焦决定了电子撞击阳极的位置和面积，直接影响特征X射线的产生效率和空间分布；而阳极的散热则决定了X射线管的工作稳定性和寿命。
因此，在特征X射线的产生过程中，需要综合考虑电子束的聚焦和阳极的散热，以保证特征X射线的稳定产生。
总的来说，特征X射线的产生原理是通过X射线管产生的，其基本原理是电子与阳极物质发生碰撞而产生特定能量和频率的X射线。
通过控制电子的加速电压和选择合适的阳极材料，可以实现特征X射线的产生。
此外，电子束的聚焦和阳极的散热也对特征X射线的产生具有重要影响。
深入理解特征X射线的产生原理，有助于更好地应用和优化特征X射线技术，推动相关领域的发展和应用。
特征x射线的产生原理
特征x射线的产生原理
特征X射线的产生原理。
特征X射线是一种特殊的X射线，它具有特定的能量和波长，可以用于材料表面的成分分析和结构表征。
特征X射线的产生原理主要涉及到X射线管和材料相互作用的过程。
首先，特征X射线是通过X射线管产生的。
X射线管是一种由阴极和阳极组成的真空管，当阴极受到高压电场的激发时，会释放出一束高速电子。
这些高速电子被加速到阳极处时，会与阳极材料的原子相互作用，导致电子的减速和能量的损失。
在这个过程中，电子会释放出能量，产生特征X射线。
其次，特征X射线的产生与材料的原子结构密切相关。
当高速电子与阳极材料的原子碰撞时，会发生两种主要的相互作用，光电效应和特征辐射。
在光电效应中，高速电子会将内层原子的电子击出，导致原子的电离和激发；而在特征辐射中，原子的内层电子会填补被击出的空位，释放出特征X射线。
这些特征X射线具有特定的能量和波长，可以用于材料的分析和表征。
最后，特征X射线的产生还受到X射线管的工作条件和阳极材料的影响。
X射线管的工作电压和电流会影响特征X射线的产生效率和能量分布，而阳极材料的原子序数和结构也会影响特征X射线的产生谱线。
因此，在实际应用中，需要根据具体的分析需求和样品特性选择合适的工作条件和阳极材料，以获得准确的特征X射线分析结果。
总的来说，特征X射线的产生原理涉及到X射线管和材料相互作用的过程，通过高速电子与阳极材料原子的相互作用产生特征X 射线，并受到X射线管工作条件和阳极材料的影响。
了解特征X射线的产生原理对于材料分析和表征具有重要意义，可以帮助我们选择合适的实验条件和方法，获得准确的分析结果。
仪器分析原理3原子荧光光谱与X射线荧光光谱分析
仪器分析原理3原子荧光光谱与X射线荧光光谱分析原子荧光光谱和X射线荧光光谱是常用的仪器分析原理之一、这两种分析方法可以快速准确地确定样品中元素的种类和含量。
下面将分别介绍原子荧光光谱和X射线荧光光谱的工作原理及其在仪器分析中的应用。
1.原子荧光光谱原子荧光光谱（Atomic Fluorescence Spectroscopy, AFS）是利用物质吸收射入能量后，再辐射能量的特性来分析物质中元素的种类和含量。
工作原理：原子荧光光谱的工作原理分为两个步骤：原子化和荧光辐射。
首先，样品通过加热、火焰、电磁辐射等方式使其原子化。
原子化是将样品中的元素由化合物或离子状态转变为单体原子的过程。
常用的原子化方式有火焰原子吸收光谱（Flame Atomic Absorption Spectroscopy, FAAS）和电感耦合等离子体发射光谱（Inductively Coupled Plasma Emission Spectroscopy, ICP-OES）等。
然后，通过激发原子辐射的方式，使其产生特定的荧光辐射。
荧光辐射的能量和波长是特定的，因此可以通过测量样品的荧光辐射来确定元素的种类和含量。
应用：原子荧光光谱广泛应用于环境、食品、农产品等领域的元素分析。
它具有分析速度快、准确度高、灵敏度高的特点。
可以用于分析痕量元素，如水中的重金属等。
2.X射线荧光光谱X射线荧光光谱（X-ray Fluorescence Spectroscopy, XRF）是利用物质受到X射线激发后发生荧光辐射的特性来分析样品中元素的种类和含量。
工作原理：X射线荧光光谱是利用样品中的元素受到高能X射线激发后产生特定能量的荧光X射线。
当样品被照射时，元素中的电子会被激发到较高能级，并在回到基态时发出荧光X射线。
每个元素的荧光X射线的能量和强度是特定的，通过测量荧光X射线的能量和强度可以确定样品中元素的种类和含量。
应用：X射线荧光光谱广泛应用于材料分析、岩石矿产分析、金属合金分析等领域。
X射线的产生及其物理作用
a、同一阳极靶，管电压U不变，提高管电流I，各波长射线的强度I 提高，但λ0和λm不变；
b、提高管电压（i、Z不变），各波长射线的I增大，但短波限λ0 和强度最大时对应的λm减小；
c、U与i相同时，原子序数Z越高，连续谱的I越大，但λ0和λm不变。
二、X射线的产生及 X射线谱
核 的 平 离核的平 平均距离，n相
大能级越高
均距离
均距离，
同的电子分布
n越大距 离越远
在同一亚层
l 电 子 轨 原子轨
道 运 动 道形状
角动量 大小
电子亚层（电子 支壳层），同一 电子层对应于 l 的n个取值分为 n
个亚层
亚能级，同一主能 级对应l取值分为n 个亚能级j越大，
亚能级越高
m 轨道角动 原子轨道 电子亚层含有不
5）V临界（即VK）；下表给出常用x射线管的适宜工作电压及特 征谱波长等数据。
6）标识谱的强度(I特)随管电压(V)和管电流〔i〕的提高而增大
其关系的实验公式为：
I特＝Ki（V工作－Vn）m
K—常数 m—常数，K系m＝1.5，L系m＝2
Vn——标识谱的激发电压，对K系，Vn＝VK
二、X射线的产生及 X射线谱
电子运动状态电子运动状态量子数原子轨道电子壳层电子能级n电子离核的平均距离原子轨道离核的平均距离n越大距离越远电子层离核的平均距离n相同的电子分布在同一亚层电子主能级n越大能级越高l电子轨道运动角动量大小原子轨道形状电子亚层电子支壳层同一电子层对应于l的n个取值分为n个亚层电子亚层含有不同伸展方向的轨道数亚能级同一主能级对应l取值分为n个亚能级j越大亚能级越高m轨道角动量在外磁场方向分量的大小原子轨道在空间的伸展方向亚能级的分裂当有外磁场存在时同一亚能级对应于m的取值分裂为2l1个间隔更小的能级表1
印度尼西亚北苏拉威西岛弧岩浆作用及其对板块俯冲起始的制约
２０２３／０３９（０９）：２５５４ ２５６８ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ 岩石学报ｄｏｉ：１０．１８６５４／１０００ ０５６９／２０２３．０９．０２张晓冉，席锦钰，刘平平等．２０２３．印度尼西亚北苏拉威西岛弧岩浆作用及其对板块俯冲起始的制约．岩石学报，３９（０９）：２５５４－２５６８，ｄｏｉ：１０．１８６５４／１０００－０５６９／２０２３．０９．０２印度尼西亚北苏拉威西岛弧岩浆作用及其对板块俯冲起始的制约张晓冉１，２ 席锦钰１，２ 刘平平３ 李舢２，２，ＸＩＪｉｎＹｕ１，２，ＬＩＵＰｉｎｇＰｉｎｇ３ａｎｄＬＩＳｈａｎ２ＺＨＡＮＧＸｉａｏＲａｎ１１ 中国科学院地质与地球物理研究所，岩石圈演化国家重点实验室，北京 １０００２９２ 中国科学院大学地球与行星科学学院，北京 １０００４９３ 北京大学地球与空间科学学院，造山带与地壳演化教育部重点实验室，北京 １００８７１１ ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＬｉｔｈｏｓｐｈｅｒｉｃＥｖｏｌｕｔｉｏｎ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ２ ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥａｒｔｈａｎｄＰｌａｎｅｔａｒｙＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ３ ＭＯＥＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｒｏｇｅｎｉｃＢｅｌｔｓａｎｄＣｒｕｓｔａｌＥｖｏｌｕｔｉｏｎ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＥａｒｔｈａｎｄＳｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＰｅｋｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７１，Ｃｈｉｎａ２０２２ ０８ １１收稿，２０２３ ０６ ２７改回ＺｈａｎｇＸＲ，ＸｉＪＹ，ＬｉｕＰＰａｎｄＬｉＳ ２０２３ ＡｒｃｍａｇｍａｔｉｓｍｏｆｔｈｅＮｏｒｔｈＳｕｌａｗｅｓｉＡｒｃ，Ｉｎｄｏｎｅｓｉａ，ａｎｄｉｔｓｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓｏｎｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ．ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，３９（９）：２５５４－２５６８，ｄｏｉ：１０．１８６５４／１０００ ０５６９／２０２３．０９．０２Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｉｓａｎｅｓｓｅｎｔｉａｌ，ｂｕｔｔｈｅｌｅａｓｔｓｔｕｄｉｅｄ，ｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅ‘ＰｌａｔｅＴｅｃｔｏｎｉｃｓＴｈｅｏｒｙ’ ＴｈｅＮｏｒｔｈＳｕｌａｗｅｓｉＡｒｃ，Ｉｎｄｏｎｅｓｉａ，ｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｓａｎｉｎｔｒａ ｏｃｅａｎｉｃｉｓｌａｎｄａｒｃｉｎｔｈｅＩｎｄｉａｎＯｃｅａｎｉｎｔｈｅＥｏｃｅｎｅａｎｄｉｓａｎａｔｕｒａｌｌａｂｏｒａｔｏｒｙｔｏｓｔｕｄｙｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ，ａｓｉｔｈａｓｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄｍｕｌｔｉｐｌｅ（ｉ ｅ ，ｔｈｅＩｎｄｉａｎＯｃｅａｎ，ｔｈｅＭｏｌｕｃｃａＳｅａ，ａｎｄｔｈｅＣｅｌｅｂｅｓＳｅａ）ｏｃｅａｎｉｃｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｓ Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｗｅｆｉｒｓｔｂｒｉｅｆｌｙｓｕｍｍａｒｉｚｅｃｕｒｒｅｎｔｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｏｆｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｎｐｒｏｖｉｄｅａｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｄａｔａｓｅｔｂｙｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇａｖａｉｌａｂｌｅｆｉｅｌｄｓｕｒｖｅｙｓ，ｚｉｒｃｏｎＵ Ｐｂｄａｔｉｎｇ，ａｎｄｗｈｏｌｅ ｒｏｃｋｍａｊｏｒ ａｎｄｔｒａｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｆｒｏｍｔｈｅＮｏｒｔｈＳｕｌａｗｅｓｉＡｒｃｔｏ：（１）ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｔｈｅｒｏｃｋｔｙｐｅｓ，ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎａｇｅｓ，ｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ，ａｎｄｍａｇｍａｔｉｃｔｅｍｐｏ，（２）ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｔｅｃｔｏｎｉｃｓｅｔｔｉｎｇｓａｎｄｍａｎｔｌｅ／ｃｒｕｓｔａｌｓｏｕｒｃｅｓｏｆＣｅｎｏｚｏｉｃｍａｇｍａｔｉｃｒｏｃｋｓｉｎｔｈｅｒｅｇｉｏｎ，ａｎｄ（３）ｉｄｅｎｔｉｆｙｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ｒｅｌａｔｅｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｐｅｔｒｏｌｏｇｉｃａｌｅｖｉｄｅｎｃｅ，ｓｕｃｈａｓｆｏｒｅ ａｒｃｂａｓａｌｔｓ，ｂｏｎｉｎｉｔｅｓ，ｓｕｐｒａ ｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎｚｏｎｅｏｐｈｉｏｌｉｔｅｓ，ａｎｄｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｓｏｌｅｓ，ｉｎｔｈｅＮｏｒｔｈＳｕｌａｗｅｓｉＡｒｃ Ｂａｓｅｄｏｎｐｒｅｖｉｏｕｓｓｔｕｄｉｅｓ，ｔｈｅａｂｏｖｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓａｎｄｄａｔａｗｉｌｌｂｅｕｓｅｄｔｏｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｈｅｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎｈｉｓｔｏｒｙｏｆｔｈｅＩｎｄｉａｎｏｃｅａｎｉｃｐｌａｔｅｉｎｔｈｅＮｏｒｔｈＳｕｌａｗｅｓｉＡｒｃａｎｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｔｉｍｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｒｅｇｉｏｎ ＳｉｎｃｅｒｅｌｙｌｏｏｋｉｎｇｆｏｒｗａｒｄｔｏｍｏｒｅｇｅｏｓｃｉｅｎｔｉｓｔｓｓｅｔｔｉｎｇｆｏｏｔｉｎｔｈｅＮｏｒｔｈＳｕｌａｗｅｓｉＡｒｃａｎｄｓｕｂｄｕｃｔｉｏｎｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｓｔｈｅｒｅｉｎＫｅｙｗｏｒｄｓ ＳｕｂｄｕｃｔｉｏｎＩｎｉｔｉａｔｉｏｎ；Ｉｎｄｉａｎｏｃｅａｎｉｃｐｌａｔｅ；ＮｏｒｔｈＳｕｌａｗｅｓｉＡｒｃ；Ｉｎｄｏｎｅｓｉａ摘 要 板块俯冲起始是板块构造理论的核心内容，但却研究最为薄弱。
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arXiv:astro-ph/0005603v1 31 May 2000DRAFTVERSIONFEBRUARY1,2008PreprinttypesetusingLATEXstyleemulateapjv.04/03/99
IONIZATIONPHYSICSEVIDENCEFORMAGNETICFLAREORIGINOFTHEX-RAYSINAGNSERGEINAYAKSHIN
1
NASA/GSFC,LHEA,Code661,Greenbelt,MD,20771DraftversionFebruary1,2008
ABSTRACTWepresentfulldiskX-rayreflectionspectrafortwocurrentlypopularaccretionflowgeometriesforAGN–thelamppostmodelfrequentlyusedtodiscusstheironlinereverberationinAGN,andthemodelwheretheX-raysareproducedinmagneticflaresaboveacoldaccretiondisk(AD).ThelamppostspectracontainseveralspectroscopicfeaturescharacteristicofhighlyionizedmaterialthatarenotseenintheX-rayspectraofmostAGN.Themagneticflaremodel,ontheotherhand,producesreflectedspectrathatareroughlyasuper-positionofapower-lawandaneutral-likereflectionandironKαline,andarethusmoreinlinewithtypicalAGNX-rayspectra.Furthermore,becauseofthedifferenceintheionizationstructureoftheilluminatedmaterialinthetwomodels,thelineequivalentwidthincreaseswiththeX-rayluminosity,Lx,forthelamppost,anddecreaseswithLxfortheflaremodel.Inlightofthesetheoreticalinsights,recentironlinereverberationstudiesofAGN,theX-rayBaldwineffect,andthegenerallackofX-rayreflectionfeaturesindistantquasarsallsuggestthat,forhighaccretionrates,thecoldaccretiondiskiscoveredbyaThomsonthick,completelyionizedskin.BecausethelatterisonlypossiblewhentheX-raysareconcentratedtosmallemittingregions,webelievethatthispresentsastrongevidenceforthemagneticflareoriginofX-raysinAGN.
Subjectheadings:accretion,accretiondisks—radiativetransfer—line:formation—X-rays:general
1.INTRODUCTION
IronKαemissionandtheso-calledreflectionhumpcenteredaround∼30keVareperhapstheonlysignificantobservationalsignaturesofthepresenceofcoldmatterclosetotheeventhorizonaroundaccretingblackholesinActiveGalacticNu-clei(AGN)andGalacticBlackHoleCandidates(GBHC).ThisiswhymanytheorypapersinvestigatedX-rayreflectionspec-trafromAGNandGBHCsingreatdetailundertheassumptionthatthematterisnon-ionizedorthatthedensityoftheillumi-natedlayerisconstant(e.g.,Lightman&White1988;George&Fabian1991,Ross&Fabian1993;Matt,Fabian&Ross1993,1996;˙Zyckietal.1994,andadditionalreferencesinNK).Basko,Sunyaev&Titarchuk(1974);Kallman&White(1989);Raymond(1993);Ko&Kallman(1994);R´o˙za´nska&Czerny(1996)relaxedtheconstantdensityassumptionandallfoundthatthethermalionizationinstability(Kroliketal.1981)playsacentralroleinestablishingtheequilibriumtemperatureanddensityprofilesoftheX-rayilluminatedgas.Nayakshin,Kazanas&Kallman(2000;hereafterNKK)extendedresultsoftheseauthorsbyprovidingaccurateradiationtransferforillu-minatingspectraappropriatefortheinnerpartofADsinAGNandGBHCs.TheresultsofNKKshowthataself-consistentgasdensitydeterminationmayprovidevaluablephysicalin-sightsintotheproblemthatallowonetoputtightconstraintsonADtheories.Asanexample,Nayakshin&Kallman(2000;NKhereafter)consideredtheX-rayilluminationprobleminthethreediffer-entADgeometries:(1)the“lamppost”geometry,wheretheX-raysourceislocatedabovetheblackholeatsomeheighthx;(2)fullcoronageometry(e.g.,Liang&Price1979)and(3)thetwo-phasepatchycoronamodel(e.g.,Galeev,Rosner&Va-iana1979;Haardt,Maraschi&Ghisellini1994;andSvensson1996).Theypointedoutthatthereflectedspectraandcorre-lationsbetweentheX-raycontinuumandtheatomicfeatures,
suchastheFeKαlineandtheassociatededgeareverydiffer-entforthesethreegeometries.Herewepresentthefulldiskspectraforthelamppostandtheflaremodelsandbroadlycom-pareourtheoreticalpredictionstocurrentobservationsofAGN.Wefindthatanumberofobservationalfactsrulesoutthelamp-postmodelgeometryand,atthesametime,supportsthemag-neticflareoriginfortheX-rays.(NotethatwedonotdiscussheretheAdvectionDominatedAccretionFlows(e.g.,Ichimaru1977;Reesetal.1982;Narayan&Yi1994)ormodificationsofthismodelduetowinds(e.g.,Blandford&Begelman1999;Quataert&Gruzinov2000)sincethesemodelsarenotexpectedtoworkformanyluminousAGNthathavebroadironlines–seetherecentreviewbyFabianetal.[2000]).
2.GEOMETRYOFTHEX-RAYSOURCEANDTHEIONIZATION
STATEOFTHEDISK
Ourmainargumentisbasedontwosimpleconcepts.Thefirstonehastodowithgeometricaldifferencesbetweenthelamppostandtheflaremodels.Intheformer,thecentralX-raysourceilluminatesthedisk“evenly”inthesensethatthelocalilluminatingfluxateveryradiusisthesameastheazimuthalaverageofthatflux.Inthecaseofflares,however,theremaybemanyX-raysourceslocatedanywhereabovetheinnerADandonlyseveraldiskheightscalesaboveit(e.g.,Galeevetal.1979;Haardt,Maraschi&Ghisellini1994;Nayakshin1998).Ifthecoveringfractionofthediskbytheflaresisfc≪1,thenaroundtheflarelocation(wheremostoftheX-rayreflectiontakesplace),theilluminatingfluxifroughlyf−1ctimeslargerthantheaverageofthatflux.Therefore,forthesameX-raylu-minosity,Lx∼Ld,whereLdisthediskbolometricluminosity,theilluminatingX-rayfluxisFx∼FdandFx≫Fd,forthelamppostandflaremodels,respectively,whereFdistheintrin-sicdiskthermalflux(seealsoFig.1andestimatesinNayakshin&Dove2000).ThesecondpointisthattheComptontemperature–themax-