X射线基础知识

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1、第六章第六章 X射线基础知识射线基础知识原子/分子外层电子 分子振动 射线 X射线 紫外 可见 红外 微波 无线电波一、概述1、X射线的发展射线的发展：三个阶段1895年 伦琴发现X射线1912年 劳厄等证实了X射线在晶体中的衍射现象晶体衍射1913年 布拉格建立了布拉格定律晶体衍射公式 d 为晶面间距 ; 为衍射角 n 为衍射级次 2 sinnd 固定， d 测晶体结构（X射线衍射仪） d 固定， 分光 1913年 莫塞莱发现了X射线波长与原子序数间的关系 Z（原子序数）元素分析基础 X射线光谱分析及X射线荧光分析法1948年 第一台X射线荧光光谱仪元素分析仪 2 sinnd 思考：为什么X

2、射线出现晶体衍射，紫外、可见未出现？2、X射线光谱分析的特点X射线荧光光谱法、电子探针微分析（1）优点：1）快速、多元素分析（与原子发射类似）2）与化学态无关（内层电子跃迁）3）非破坏性分析4）全元素分析C-U 检测限1 （不能做微量）5）精密度高6）易解析 （荧光谱线较发射光谱简单）7）表层分析 （分析厚度0.1-1m）（表面分析 nm级）（2）缺点：1）定量困难（固体样品）2）检测限高（1），不能做微量分析3）轻元素（MB）不能检测，灵敏度低 二、X射线物理基础 波长范围：0.0120 nm 0.01 nm 超硬X射线 0.01-0.1nm 硬X射线 0.1-1nm 软X射线 X荧光分析波

3、段： 0.044.4 nm1、X射线的产生射线的产生X射线的定义：由高速电子撞击物质的原子所产生的电磁波X射线：连续谱+特征谱（1）X射线连续谱轫致辐射高压：几万-几十万伏真空管： 阳极（靶）：高熔点金属（W、Fe、Ni） 阴极：W丝 窗口：Be当高速电子撞击金属靶，丧失动能，转化为热能和X射线（1%）连续谱特点：1）有短波限：首次碰撞即停止 无长波限：可无限次多次碰撞 Imax=1.5min IZV2 Z，Iminmax/hcheVVeVhc/4 .12/minV：KV；：IKVImax2）产生）产生X射线的效率射线的效率 Z，；V， 例如 铑靶=0.25% （V=50kV）效率低，绝大多数

4、能量转化为热能所以，阳极靶需要循环水冷却3) KV3) KV上升上升 超过某一临界电压（超过某一临界电压（入射电子能量入射电子能量电子电子结合能结合能），产生特征谱），产生特征谱其原理: 高能电子原子内层电子空穴 退激发 X射线例：Mo靶 20kV 连续+特征谱同一壳层，Z，所需的临界电压kV091.1*10 Z*V（2）特征谱1）K系谱线： K层电子被逐出，L、M、NK /()knkhcEEK K系：系： K K K K K K11, K, K2 2 K K11,K,K22系系： 系系：选择定则选择定则: :（同层不能跃迁）（同层不能跃迁）（相同不能跃迁）（相同不能跃迁），（时，（时，）ML

5、 3 2 1K3D5/23D3/23P3/23P1/23S1/22P3/22P1/22S1/21S1/2K2 2 K1 K1 K2L1 1 L2 L1特征谱的特点特征谱的特点A、VV临 特征谱（入射电子能量电子结合能）B、同种元素 V临kV临LV临MC、同壳层 Z越大，电子结合能En越大， V临越大D、遵守莫塞莱定律 R为里德堡常数，为屏蔽常数：K系： =1 Z，En 定性分析的基础2)(1ZKR222111nnK2）谱线强度 对同一原子，特征谱线的强度比基本恒定K系： I IKK：I IKK = 150= 150：2020 I IK1K1：I IKK2 2 = 2= 2：1 13）L、M系