X射线荧光谱基础.ppt

X射线荧光谱基础
卓尚军
(中国科学院上海硅酸盐研究所)
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X射线的本质和定义
X射线是由高能量粒子轰击原子所产生的电磁辐射,具有波、粒二象性。电磁辐射的辐射能是由光子传输的,而光子所取的路径是由波动场引导。X射线这种波、粒二象性,可随不同的实验条件表现出来。显示其波动性有:以光速直线传播、反射、折射、衍射、偏振和相干散射;显示其微粒性有:光电吸收、非相干散射、气体电离和产生闪光等。
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X射线的波长范围
g
-rays
X-rays
UV
Visual





100
200 nm
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X射线的本质和定义
~10nm之间,能量为124keV~。其短波段与γ射线长波段相重叠,其长波段则与真空紫外的短波段相重叠。
量子理论将X射线看成由一种量子或光子组成的粒子流,每个光子具有的能量为:
Ex(keV)=
依据X射线的波长即可计算出其能量。
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X射线光谱
用X射线管辐照样品,是产生荧光X射线光谱的常用方法。X射线管产生的X射线光谱,被称作原级X射线谱,它是由连续谱和特征谱组成。
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在100千伏工作电压下的钨靶X射线光谱强度分布
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连续光谱
荧光用X射线管和衍射用X射线管是不同的,荧光X射线管焦点很大、且不均匀。小孔(Φ10μm)成象测定表明,对侧窗X射线管而言,荧光X射线管靶面焦点达6×5mm2,发射X射线源形状为对应于灯丝形状的螺旋形。因此样品被激发时,来之于X射线管的光源以其焦斑的各个部分,并以不同出射角,发射出的X射线。
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X射线管管电流、电压和阳极材料对连续谱的影响
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连续谱的特征
每一连续光谱强度分布曲线都存在着短波限λo,λo的大小仅取决于X光管内电子加速电压V,与所加电流i和靶材(原子序数Z)无关。
连续谱的强度变化强烈的受X射线管的加速电压V的影响,当V升高时,其积分强度迅速增大。但均存在最强谱线λmax,λo和λmax具有近似的关系:
λmax≈ 3/20
λo和λmax取决于加速电压、阳极材料的原子序数和电压波形。
总强度与电压的平方和阳极材料的原子序数成正比。
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原级谱强度分布
Kramers推导的理论公式
0=CZ/2(1/0-1/)
在多个元素原级谱实验数据基础上拟合了经验公式,如pella和丰梁垣提出的公式。
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