X射线衍射分析（基础与应用）.docx

X射线衍射分析（基础与应用）.docxX射线衍射分析（基础与应用）
一 .X射线的特性
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。
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。
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。

X射线的木质是电磁辐射，与可见光完全相同，仅是波长短而已，因此其同样具有波粒二 象性，波动性：
■鳗X射线:波长较短的驶X射线能量较高，穿透性较强，适用于金属部件的无损探 伤及金属物相分析。
-软X射线:波长较长的软X射线能量较低，穿透性弱，可用于非金属的分析。
- 三・X光与可见光的区别
I） X光不折射,
为所有物质对X光的折光指数都接近1。因此无X光透镜或X光
显微镜。
■ 2） X光无反射
-3） X光可为重元素所吸收，故可用于医学造影。
13 X射线的产生及X射线管
X射线的产生:
X射线是高速运动的粒了（一般用电子）与某种物质相撞击后猝然减速，且与该物质屮的内
层电子相互作用而产生的。
产生原理
X射线是高速运动的粒了（一般用电了）与某种物质邙日极靶）相撞击示猝然减速，且与该
物质屮的内层电了相互作用而产生的。高速运动的电了与物体碰撞时，发生能量转换，电了 的运动受阻失去动能，其屮一小部分（1%左右）能量转变为X射线，而绝大部分（99%左 右）能量转变成热能使物体温度升高。
产生X射线条件
1 •产生自由电子；
2•使电子作定向的高速运动（阴极阳极间加高电压）；
3•在其运动的路径上设置一个障碍物（阳极靶）使电子突然减速或停止。
■阴极一一发射电子。一般由磚丝制成，通电加热后释放出热辐射电子。 ■阳极一一靶，使电子突然减速并发出X射线。
窗口一一X射线出射通道。既能让X射线出射，又能使管密封。窗口材料用金属披或硼酸披 锂构成的林德曼玻璃。窗口与靶面常成3・6。的斜角，以减少靶面对出射X射线的阻碍。
旋转阳极
高速电子转换成X射线的效率只有1%,其余99%都作为热而散发了。所以靶材料要导热性 能好，常用黄铜或紫铜制作，还需要循环水冷却。因此X射线管的功率有限，大功率需要 用旋转阳极。3000r/min 因阳极不断旋转，电子束轰击部位不断改变，故提高功率也不 会烧熔靶面。目前有lOOkW的旋转阳极，其功率比普通X射线管大数十倍。
电子
1、为何X光管应抽真空？
1-4 X射线谱
X射线谱指的是X射线的强度（I）随波长（入）变化的关系曲线。X射线强度大小由单位面
积上的光量子数决定。
-由X射线管发射出来的X射线可以分为两种类型:
■⑴连续（白色）X射线
■ ⑵特征（标识）x射线
■连续辐射，特征辐射
（1）连续X射线
由具有从某个最短波长（短波极限入。）开始的连续的各种波长的X射线的集合（即：波长 范围为入0~入8）
短波限
■连续X射线谱在短波方向有一个波长极限，称为短波限入0。它是由电子一次碰撞就 耗尽能量所产生的X射线，此光子能量最大波长最短。它只与管电压有关，不受其 它因素的影响。
-光子能量为：
■式中e-电子电荷，等于 （库仑）
■ V—管电压
力_普朗克常数，等于 .$
X射线的强度是指在单位时间内通过垂直于X射线传播方向的单位面积上光子数目（能量） 的总和。常用单位是j/cml.
"X射线管效率=挈|需二芈Ls
电子流功率 iV
•随着原子序数Z的增加，X射线管的效率提髙，但即使用原子序数大的铸靶，在管 压高达lOOkv的情况下，X射线管的效率也仅有1%左右，99%的能量都转变为热 能。
/连=KJZV”'
1、当增加X射线管压时，各波长射线的相对强度一致增高，最大强度波长入m和短波限入0
变小。2、当管压保持不变，增加管流时，各种波长的X射线相对强度一致增高，但d数 值大小不变。3、当改变阳极靶元素时，各种波长的相对强度随元素的原子序数的增加而增 加。
总结：连续射线的总强度与管电压、管电流及阳极材料（一般为鸽靶）的原子序数有关 标识X射线的特征
•当电压低于临界电压时，只产生连续X射线。当电压达到临界电压时，在连续X射 线的基础上产生波长一定的谱线，构成标识X射线谱。当电压、电流继续增加时, 标识谱线的波长不再变，强度随电压增加。这种谱线的波长只决定于阳极材料，不 同元素的阳极材料发出不同波长的X射线。如钳靶K系标识X射线有两个强度高峰 为Ka和Kp, A.
产生机理
■在电子轰击阳极的过程中，当某个具有足够能量的电子将阳极靶原子的内层电子击
出时，于是在低能级上出现空位