第一章X射线物理学基础课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《第一章X射线物理学基础课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第一章 射线 物理学 基础 课件
- 资源描述:
-
1、2022-11-22.2022-11-22本课程的作用本课程的作用教学基本要求教学基本要求考核方式考核方式课程主要内容课程主要内容.2022-11-22本课程在材料研究领域中起着不同寻常的本课程在材料研究领域中起着不同寻常的作用,它们将材料各专业的核心问题作用,它们将材料各专业的核心问题“组组成成结构结构性能性能”有机地联系在一起,从有机地联系在一起,从而实现本专业人才培养的目标而实现本专业人才培养的目标。.2022-11-22掌掌 握握1.各种测试技术的基本原理:各种测试技术的基本原理:X-射线衍射技术,电子显微分析技术,热分析技术;射线衍射技术,电子显微分析技术,热分析技术;2.技术的应用
2、:技术的应用:(1)仪器设备的基本构造与性能;)仪器设备的基本构造与性能;(2)对电子显微分析照片、)对电子显微分析照片、X射线衍射图谱和热分析曲线等有分射线衍射图谱和热分析曲线等有分析处理能力;析处理能力;(3)具有进行物相初步鉴定的能力具有进行物相初步鉴定的能力(4)各种研究方法与测试技术优缺点。)各种研究方法与测试技术优缺点。.2022-11-22.2022-11-22第一篇第一篇 X射线衍射分析射线衍射分析第二篇第二篇 电子显微分析电子显微分析第三篇第三篇 热分析热分析.2022-11-22 1-1 X射线的产生及性质射线的产生及性质 1-2 X射线谱射线谱1-3 X射线与物质的相互作
3、用射线与物质的相互作用.2022-11-22 1895年德国物理学家伦琴(年德国物理学家伦琴(1901年年获得首届诺贝尔奖)在研究阴极射线时获得首届诺贝尔奖)在研究阴极射线时发现了发现了X射线,后人为了纪念发现者也称射线,后人为了纪念发现者也称它为它为“伦琴射线伦琴射线”。X射线技术目前在射线技术目前在工业和科学技术中的应用十分广泛,在工业和科学技术中的应用十分广泛,在材料工业及材料科学中材料工业及材料科学中X射线物相分析是射线物相分析是一种重要分析方法。一种重要分析方法。.2022-11-221912年,德国的年,德国的Laue第一次成功地进行第一次成功地进行X射射线通过晶体发生衍射的实验,
4、验证了晶体的线通过晶体发生衍射的实验,验证了晶体的点阵结构理论。并确定了著名的晶体衍射劳点阵结构理论。并确定了著名的晶体衍射劳埃方程式。从而形成了一门新的学科埃方程式。从而形成了一门新的学科X射射线衍射晶体学。线衍射晶体学。(1914年获得诺贝尔奖);年获得诺贝尔奖);1913年,英国年,英国Bragg导出导出X射线晶体结构分析射线晶体结构分析的基本公式,既著名的布拉格公式。并测定的基本公式,既著名的布拉格公式。并测定了了NaCl的晶体结构。(的晶体结构。(1915年获得诺贝尔奖年获得诺贝尔奖).2022-11-22 此外,此外,莫赛莱于莫赛莱于1914年发现标识年发现标识X射线的波长与原子射
5、线的波长与原子序数的关系,奠定了序数的关系,奠定了X射线光谱学的基础。射线光谱学的基础。巴克拉(巴克拉(1917年,发现元素的特征年,发现元素的特征X射线)射线)塞格巴恩(塞格巴恩(1924年,年,X射线光谱学)射线光谱学)德拜(德拜(1936年)、马勒(年)、马勒(1946年)、柯马克年)、柯马克(1979年)等人由于在年)等人由于在X射线及其应用方面研究而射线及其应用方面研究而获得化学、生物获得化学、生物、物理诺贝尔奖。物理诺贝尔奖。豪普物曼和卡尔勒在豪普物曼和卡尔勒在50年代后建立了应用年代后建立了应用X射射线分析的以直接法测定晶体结构的纯数学理论,特线分析的以直接法测定晶体结构的纯数学
6、理论,特别对研究大分子生物物质结构方面起了重要推进作别对研究大分子生物物质结构方面起了重要推进作用,他们因此获用,他们因此获1985年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。.2022-11-22 X射线与无线电波、红外线、可见光、紫射线与无线电波、红外线、可见光、紫外线外线射线、宇宙射线一样也是一种电磁波或射线、宇宙射线一样也是一种电磁波或电磁辐射,它的波长为电磁辐射,它的波长为10-1210-8m,在电磁,在电磁波谱中位于紫外线与波谱中位于紫外线与 射线之间并与它们部分射线之间并与它们部分相重叠。相重叠。一般波长短的一般波长短的X射线穿透能力强,称射线穿透能力强,称为硬为硬X射线,反之则称为软射线,
7、反之则称为软X射线。射线。用于晶体用于晶体衍射分析常用的衍射分析常用的X射线波长约在射线波长约在2.5到到0.5 之间。之间。.2022-11-2210-6 10-3 1 103 106 109 1012X-radiationMicrowavesg g-radiationUVIRRadio wavesWavelength(nm)可见光可见光微波微波无线电波无线电波.2022-11-22 高能辐射区 射线 能量最高,来自于核能级跃迁 射线 来自内层电子能级的跃迁 光学光谱区 紫外光 来自原子和分子外层电子能级的跃迁 可见光 红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁 波谱区 微波 来自分子转动能级及电
8、子自旋能级跃迁 无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁电磁波谱的本质:电磁波谱的本质:电磁辐射按波长顺序排列电磁辐射按波长顺序排列.2022-11-22电电磁原理:磁原理:当带电当带电粒子在加速或粒子在加速或减减速速过过程中程中,会释会释放出放出电电磁波,在巨大加速或磁波,在巨大加速或减减速速过过程中程中,所所释释放放的电的电磁波具有高能量磁波具有高能量,当当其波其波长长在在10-1210-8m则则成成X光。光。.2022-11-22 用用高速加速高速加速的电的电子束撞子束撞击击阳极靶时阳极靶时,高速,高速电子电子受到靶受到靶原子原子的阻的阻挡挡,急急速速停下停下来来,其部分其部分动动能能则则以以
9、X光的光的形式释形式释放放出來出來。高速高速电电子撞子撞击时减击时减少的能量少的能量E、所所转转化出化出来的来的X光波光波长长,根根据爱据爱因斯坦公式因斯坦公式Ehhc/可表示可表示为为:.2022-11-22 量子原理:量子原理:高速高速电电子在撞子在撞击击到原子到原子时时,很容,很容易易将将能量能量传送传送給原子中的給原子中的电电子子,而使原子而使原子离离子子化化。当。当原子內原子內层轨道的电层轨道的电子被激子被激发后发后,其其空空位位很快很快会会被外被外层电层电子的子的跃跃入入填满填满,在此在此电电子子跃迁跃迁的的过过程中程中,由由于于不同不同轨道间轨道间的能量的能量差差,X光光会会随着
10、随着放出。放出。此此过过程所程所产产生的生的X光光与与原子中原子中电子电子轨道的轨道的能量有能量有关关。.2022-11-22X-射线:波长射线:波长0.001-10nm的电磁波的电磁波高速电子撞击使阳极元素的内层电子激高速电子撞击使阳极元素的内层电子激发,产生发,产生X射线辐射。射线辐射。.2022-11-22X光管工作情形.2022-11-22封闭式X射线管.2022-11-22高功率旋转阳极电子束电子束X射线射线.2022-11-22加速器中可以引出加速器中可以引出X X射线射线.2022-11-22X射线产生必须具备的三个基本条件:射线产生必须具备的三个基本条件:()产生自由电子产生自
11、由电子;()使电子作定向高速运动使电子作定向高速运动;()有障碍物使其突然减速有障碍物使其突然减速;.2022-11-224.X射线的性质射线的性质 是电磁波,具有波粒二象性。是电磁波,具有波粒二象性。=h=h(c/),P=h/;能被物质吸收,会产生干涉、衍射和光电能被物质吸收,会产生干涉、衍射和光电效应等现象;与可见光比较,差别主要在波长效应等现象;与可见光比较,差别主要在波长和频率。和频率。具有很强的穿透能力,通过物质时可被吸收具有很强的穿透能力,通过物质时可被吸收使其强度减弱,能杀伤生物细胞。使其强度减弱,能杀伤生物细胞。沿直线传播,光学透镜、电场、磁场不能使沿直线传播,光学透镜、电场、
12、磁场不能使其发生偏转。其发生偏转。.2022-11-22一、一、X射线的产生射线的产生:三个基本条件三个基本条件;经典理论和量子理论经典理论和量子理论解释;解释;二、二、X射线的性质射线的性质:10-12-10-8m、波动性、波动性、穿透能穿透能力、力、沿直线传播沿直线传播;三、三、X射线的应用射线的应用:晶体结构测定,软、硬晶体结构测定,软、硬X射线。射线。.2022-11-22如果所有光波是同相的,即峰值都重合,就称之为如果所有光波是同相的,即峰值都重合,就称之为相干的相干的(coherent).不相干的光波不相干的光波(noncoherent)相互相互干扰,导致强度的减弱干扰,导致强度的
13、减弱.在同一方向的射线称为在同一方向的射线称为准直的准直的(平行的)(平行的)collimated beam.电灯泡的光线是发散的电灯泡的光线是发散的,射向地球的太阳光基射向地球的太阳光基本是本是 collimated。如果所有光波的频率相同(即波长一致),就之为如果所有光波的频率相同(即波长一致),就之为单色的单色的,反之为多色的。灯泡是,反之为多色的。灯泡是多色的多色的,激光是单,激光是单色的。色的。关于电磁波的三个术语关于电磁波的三个术语.2022-11-221-2 X射线谱射线谱1、连续、连续X射线谱射线谱2、X射线特征光谱射线特征光谱.2022-11-22(1)定义:)定义:是具有连
14、续变化波长的是具有连续变化波长的X射射线,也称线,也称白色白色X射线射线。.2022-11-22(2)产生机理:)产生机理:主要有两种解释。主要有两种解释。u 经典物理学理论认为是高速运动热电子的动能变经典物理学理论认为是高速运动热电子的动能变成电磁波辐射能。数量极大的电子流射到阳极靶成电磁波辐射能。数量极大的电子流射到阳极靶上时,上时,由于到达靶面上的时间和被减速的情况各由于到达靶面上的时间和被减速的情况各不相同不相同,因此产生的电磁波具有连续的各种波长。,因此产生的电磁波具有连续的各种波长。u 近代量子理论认为是近代量子理论认为是多次碰撞多次碰撞 、多次辐射、多次辐射的结的结果。由于碰撞次
15、数不同,所以能量不同,表现出果。由于碰撞次数不同,所以能量不同,表现出波长不同。波长不同。.2022-11-22X射线强度:射线强度:在单位时间内通过垂直于在单位时间内通过垂直于X射线射线传播方向的单位面积上的光子数目的能量总传播方向的单位面积上的光子数目的能量总和。和。dII0)(连连续续 连续连续X X射线的总强度:射线的总强度:强度是由单个光子的能量和数目两个因素决定的,强度是由单个光子的能量和数目两个因素决定的,所以连续所以连续X射线的总强度极大值不在光子能量最大射线的总强度极大值不在光子能量最大的的0处,而在处,而在1.5 0 处。.2022-11-22u有:有:实验证明:实验证明:
16、2kiZUI连连续续kZUiUkiZUI2射射线线管管输输入入功功率率连连续续X计算表明,效率往往只有计算表明,效率往往只有1%,很低,能量绝大部分生成热能损失。,很低,能量绝大部分生成热能损失。.2022-11-22 在阳极靶所辐射的全部在阳极靶所辐射的全部X光子中,光子能量的最光子中,光子能量的最大值不能大于电子的能量,具有极大能量的光子波大值不能大于电子的能量,具有极大能量的光子波长,即为短波极限长,即为短波极限0。当:当:E=1/2m2=eU=hmax=hc/0 有短波极限有短波极限:0=1.24/U m位于位于1.50处。处。.2022-11-22.2022-11-22I 固定,固定
展开阅读全文