第六章X射线案例优秀PPT.ppt

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1、上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线布拉格（布拉格（布拉格（布拉格（BraggBragg）公式）公式）公式）公式 图中所示的两条射线，图中所示的两条射线，图中所示的两条射线，图中所示的两条射线，它们经过晶体衍射后的路径它们经过晶体衍射后的路径它们经过晶体衍射后的路径它们经过晶体衍射后的路径会不同，两条路径的长度差会不同，两条路径的长度差会不同，两条路径的长度差会不同，两条路径的长度差为为为为 ，衍射产生干涉极大值的条件就是衍射产生干涉极大值的条件就是衍射产生干涉极大值的条件就是衍射产生干涉极大值的条件就是 这就是布拉格公式。

2、这就是布拉格公式。这就是布拉格公式。这就是布拉格公式。上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线1 1、直线点阵衍射的条件、直线点阵衍射的条件、直线点阵衍射的条件、直线点阵衍射的条件 首先考虑一维的状况，设有一个基于直线点阵的周首先考虑一维的状况，设有一个基于直线点阵的周首先考虑一维的状况，设有一个基于直线点阵的周首先考虑一维的状况，设有一个基于直线点阵的周期结构，周期为期结构，周期为期结构，周期为期结构，周期为a a，结构基元是点原子。，结构基元是点原子。，结构基元是点原子。，结构基元是点原子。相邻两波列间的程差为相邻两波列间的

3、程差为相邻两波列间的程差为相邻两波列间的程差为 h h是随意整数，相当于衍射级次。是随意整数，相当于衍射级次。是随意整数，相当于衍射级次。是随意整数，相当于衍射级次。所以所以所以所以上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线2 2、平面点阵衍射的条件、平面点阵衍射的条件、平面点阵衍射的条件、平面点阵衍射的条件 再考虑二维的状况。设有一个基于平面点阵的周期再考虑二维的状况。设有一个基于平面点阵的周期再考虑二维的状况。设有一个基于

4、平面点阵的周期再考虑二维的状况。设有一个基于平面点阵的周期结构，周期为结构，周期为结构，周期为结构，周期为a a及及及及b b，结构基元是点原子。，结构基元是点原子。，结构基元是点原子。，结构基元是点原子。上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线3 3、空间点阵衍射的条件、空间点阵衍射的条件、空间点阵衍射的条件、空间点阵衍射的条件 最终考虑三维的状况，最终考虑三维的状况，最终考虑三维的状况，最终考虑三维的状况，h,k,l h,k,l 衍射指标衍射指标衍射指标衍射指标，其直线点阵上最相邻两点的衍射波，其直线点阵上最相邻两点的衍射波

5、，其直线点阵上最相邻两点的衍射波，其直线点阵上最相邻两点的衍射波相差的波数。相差的波数。相差的波数。相差的波数。上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线 设在坐标系中的一个晶体中有一束射线射入，设在坐标系中的一个晶体中有一束射线射入，设在坐标系中的一个晶体中有一束射线射入，设在坐标系中的一个晶体中有一束射线射入，它与三个坐标轴分别成它与三个坐标轴分别成它与三个坐标轴分别成它与三个坐标轴分别成 、和和和和 角。角。角。角。经衍射后，有一束射线在某方向射出，与三经衍射后，有一束射线在某方向射出，与三经衍射后，有一束射线在某方向射出，

6、与三经衍射后，有一束射线在某方向射出，与三个坐标轴分别成个坐标轴分别成个坐标轴分别成个坐标轴分别成 ，和和和和 角。角。角。角。假如从各原子散射出来的射线的光程差等于波长的假如从各原子散射出来的射线的光程差等于波长的假如从各原子散射出来的射线的光程差等于波长的假如从各原子散射出来的射线的光程差等于波长的整数倍。则在三个坐标轴上分别满足关系整数倍。则在三个坐标轴上分别满足关系整数倍。则在三个坐标轴上分别满足关系整数倍。则在三个坐标轴上分别满足关系 上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线上式可以表示为上式可以表示为上式可以表示为上

7、式可以表示为依据图中关系可以得到依据图中关系可以得到依据图中关系可以得到依据图中关系可以得到上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线把三个式子中的整数提出一个最大公约数把三个式子中的整数提出一个最大公约数把三个式子中的整数提出一个最大公约数把三个式子中的整数提出一个最大公约数n n h h，k k，l l是三个最小整数。这样又可以得到是三个最小整数。这样又可以得到是三个最小整数。这样又可以得到是三个最小整数。这样又可以得到 那么那么那么那么 上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六

8、章 x x射线射线这样，以上三个方向的关系就可以表示为这样，以上三个方向的关系就可以表示为这样，以上三个方向的关系就可以表示为这样，以上三个方向的关系就可以表示为 从上面的推导可以知道，假如射线经衍射向某一方向射从上面的推导可以知道，假如射线经衍射向某一方向射从上面的推导可以知道，假如射线经衍射向某一方向射从上面的推导可以知道，假如射线经衍射向某一方向射出，就确定有与出射射线对应的一组晶面，这组晶面与入射出，就确定有与出射射线对应的一组晶面，这组晶面与入射出，就确定有与出射射线对应的一组晶面，这组晶面与入射出，就确定有与出射射线对应的一组晶面，这组晶面与入射射线和出射射线是成等角的。晶体中这样

9、的平行面是很多的，射线和出射射线是成等角的。晶体中这样的平行面是很多的，射线和出射射线是成等角的。晶体中这样的平行面是很多的，射线和出射射线是成等角的。晶体中这样的平行面是很多的，因此当一束含有很多波长的射线射入晶体时，就可能有好多因此当一束含有很多波长的射线射入晶体时，就可能有好多因此当一束含有很多波长的射线射入晶体时，就可能有好多因此当一束含有很多波长的射线射入晶体时，就可能有好多束射线从晶体向不同方向射出。对每一组平面都有一组束射线从晶体向不同方向射出。对每一组平面都有一组束射线从晶体向不同方向射出。对每一组平面都有一组束射线从晶体向不同方向射出。对每一组平面都有一组hklhkl值，这组

10、数值总是用最小的整数来表示，它们代表平面的方值，这组数值总是用最小的整数来表示，它们代表平面的方值，这组数值总是用最小的整数来表示，它们代表平面的方值，这组数值总是用最小的整数来表示，它们代表平面的方向，称为密勒指数。向，称为密勒指数。向，称为密勒指数。向，称为密勒指数。上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线6.2、X射线产生的机制射线产生的机制一、一、一、一、X X射线的放射谱射线的放射谱射线的放射谱射线的放射谱X X射线测谱仪射线测谱仪射线测谱仪射线测谱仪 右图所示的装置中可以测右图所示的装置中可以测右图所示的装置中可以测

11、右图所示的装置中可以测量量量量X X射线的射线的射线的射线的强度强度强度强度以及以及以及以及波长波长波长波长。试验测量发觉，试验测量发觉，试验测量发觉，试验测量发觉，X X射线的放射谱线由两个部分构成，射线的放射谱线由两个部分构成，射线的放射谱线由两个部分构成，射线的放射谱线由两个部分构成，一部分是波长连续变更的连续谱，用不同动能的电子轰击一部分是波长连续变更的连续谱，用不同动能的电子轰击一部分是波长连续变更的连续谱，用不同动能的电子轰击一部分是波长连续变更的连续谱，用不同动能的电子轰击不同材料的靶子时，所产生的连续谱具有相像的形态，都不同材料的靶子时，所产生的连续谱具有相像的形态，都不同材料

12、的靶子时，所产生的连续谱具有相像的形态，都不同材料的靶子时，所产生的连续谱具有相像的形态，都有确定的最短波长，连续有确定的最短波长，连续有确定的最短波长，连续有确定的最短波长，连续X X射线谱与靶金属的性质无关；射线谱与靶金属的性质无关；射线谱与靶金属的性质无关；射线谱与靶金属的性质无关；另一部分是具有分立波长的线状谱，这些谱线的波长只取另一部分是具有分立波长的线状谱，这些谱线的波长只取另一部分是具有分立波长的线状谱，这些谱线的波长只取另一部分是具有分立波长的线状谱，这些谱线的波长只取决于靶材料的化学元素，因此又称为标识谱。决于靶材料的化学元素，因此又称为标识谱。决于靶材料的化学元素，因此又称

13、为标识谱。决于靶材料的化学元素，因此又称为标识谱。上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线二、连续谱二、连续谱二、连续谱二、连续谱轫致辐射轫致辐射轫致辐射轫致辐射 连续谱的一个显著特点就是对于连续谱的一个显著特点就是对于连续谱的一个显著特点就是对于连续谱的一个显著特点就是对于确定的工作电压确定的工作电压确定的工作电压确定的工作电压V V，存在一个波长的，存在一个波长的，存在一个波长的，存在一个波长的最小值最小值最小值最小值 ，它和阳极材料的性质，它和阳极材料的性质，它和阳极材料的性质，它和阳极材料的性质无关，只取决于工作电压无关

14、，只取决于工作电压无关，只取决于工作电压无关，只取决于工作电压V V。实验表。实验表。实验表。实验表明，明，明，明，和工作电压和工作电压和工作电压和工作电压V V有如下关系有如下关系有如下关系有如下关系 或或或或这里的这里的这里的这里的 也就是连续谱的最高频率。也就是连续谱的最高频率。也就是连续谱的最高频率。也就是连续谱的最高频率。上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线 连续谱是电子在靶上被减速而产生的；高速电子到了连续谱是电子在靶上被减速而产生的；高速电子到了连续谱是电子在靶上被减速而产生的；高速电子到了连续谱是电子在靶上被

15、减速而产生的；高速电子到了靶上，受靶中原子的作用而速度骤减，电子的动能转化成靶上，受靶中原子的作用而速度骤减，电子的动能转化成靶上，受靶中原子的作用而速度骤减，电子的动能转化成靶上，受靶中原子的作用而速度骤减，电子的动能转化成辐射能，就有射线放出，这样的辐射称为辐射能，就有射线放出，这样的辐射称为辐射能，就有射线放出，这样的辐射称为辐射能，就有射线放出，这样的辐射称为轫致辐射轫致辐射轫致辐射轫致辐射。将常数带入后，最短波长还可以表示为将常数带入后，最短波长还可以表示为将常数带入后，最短波长还可以表示为将常数带入后，最短波长还可以表示为 可见，如果在实验中测得了可见，如果在实验中测得了可见，如果

16、在实验中测得了可见，如果在实验中测得了 和和和和V V，就可以由此算，就可以由此算，就可以由此算，就可以由此算出普朗克常数，这也是早期测定普朗克常数的一种有出普朗克常数，这也是早期测定普朗克常数的一种有出普朗克常数，这也是早期测定普朗克常数的一种有出普朗克常数，这也是早期测定普朗克常数的一种有效方法。效方法。效方法。效方法。量子极限量子极限量子极限量子极限上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线轫致辐射的强度：轫致辐射的强度：轫致辐射的强度：轫致辐射的强度：与入射带电粒子的质量平方成反比与入射带电粒子的质量平方成反比与入射带电粒

17、子的质量平方成反比与入射带电粒子的质量平方成反比与靶核电荷数的平方成正比与靶核电荷数的平方成正比与靶核电荷数的平方成正比与靶核电荷数的平方成正比因此，医学、工业上运用的因此，医学、工业上运用的因此，医学、工业上运用的因此，医学、工业上运用的X X射线多接受钨靶。射线多接受钨靶。射线多接受钨靶。射线多接受钨靶。X X射线的产生过程可以看成光电效应的逆过程。射线的产生过程可以看成光电效应的逆过程。射线的产生过程可以看成光电效应的逆过程。射线的产生过程可以看成光电效应的逆过程。上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线三、特征辐射（标识

18、辐射）三、特征辐射（标识辐射）三、特征辐射（标识辐射）三、特征辐射（标识辐射）标识谱线最早被巴克拉（标识谱线最早被巴克拉（标识谱线最早被巴克拉（标识谱线最早被巴克拉（BarklaBarkla）于）于）于）于19061906年发觉，它是叠加在连续谱上的细锐年发觉，它是叠加在连续谱上的细锐年发觉，它是叠加在连续谱上的细锐年发觉，它是叠加在连续谱上的细锐的线状谱，只有当工作电压超过某一临界的线状谱，只有当工作电压超过某一临界的线状谱，只有当工作电压超过某一临界的线状谱，只有当工作电压超过某一临界值时才会出现。它与阳极材料有关。值时才会出现。它与阳极材料有关。值时才会出现。它与阳极材料有关。值时才会出

19、现。它与阳极材料有关。同种元素，无论它是单质，还是存在于化合物中，同种元素，无论它是单质，还是存在于化合物中，同种元素，无论它是单质，还是存在于化合物中，同种元素，无论它是单质，还是存在于化合物中，其标识谱都是相同的，不同元素的标识谱不同。其标识谱都是相同的，不同元素的标识谱不同。其标识谱都是相同的，不同元素的标识谱不同。其标识谱都是相同的，不同元素的标识谱不同。随着元素原子序数的增大，标识谱线的波长单调随着元素原子序数的增大，标识谱线的波长单调随着元素原子序数的增大，标识谱线的波长单调随着元素原子序数的增大，标识谱线的波长单调地减小，而并不像光学谱那样出现周期性变更。地减小，而并不像光学谱那

20、样出现周期性变更。地减小，而并不像光学谱那样出现周期性变更。地减小，而并不像光学谱那样出现周期性变更。标识谱线的数目通常比光学光谱要少，结构也较简标识谱线的数目通常比光学光谱要少，结构也较简标识谱线的数目通常比光学光谱要少，结构也较简标识谱线的数目通常比光学光谱要少，结构也较简洁。它们也分成几个线系。洁。它们也分成几个线系。洁。它们也分成几个线系。洁。它们也分成几个线系。上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线莫塞莱定律莫塞莱定律莫塞莱定律莫塞莱定律 英国物理学家莫塞莱（英国物理学家莫塞莱（英国物理学家莫塞莱（英国物理学家莫塞莱

21、（MoseleyMoseley）在研究了从铝到金的）在研究了从铝到金的）在研究了从铝到金的）在研究了从铝到金的3838种元素的种元素的种元素的种元素的X X射线标识谱线波长后，于射线标识谱线波长后，于射线标识谱线波长后，于射线标识谱线波长后，于19131913年总结出了一年总结出了一年总结出了一年总结出了一个规律：个规律：个规律：个规律：标识谱标识谱标识谱标识谱K K线系的频率线系的频率线系的频率线系的频率 近似地正比于产生该谱线近似地正比于产生该谱线近似地正比于产生该谱线近似地正比于产生该谱线的元素的原子序数的元素的原子序数的元素的原子序数的元素的原子序数Z Z的平方的平方的平方的平方。这一

22、规律被称为。这一规律被称为。这一规律被称为。这一规律被称为莫塞莱定律莫塞莱定律莫塞莱定律莫塞莱定律。他给出了他给出了他给出了他给出了 线波数的经验公线波数的经验公线波数的经验公线波数的经验公式式式式 是是是是K K壳层的屏蔽因子，有壳层的屏蔽因子，有壳层的屏蔽因子，有壳层的屏蔽因子，有 ，因此也可以写为，因此也可以写为，因此也可以写为，因此也可以写为 上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线 后来，人们对后来，人们对后来，人们对后来，人们对L L线系也作了研究，发现有和线系也作了研究，发现有和线系也作了研究，发现有和线系也作了研

23、究，发现有和K K线系线系线系线系类似的近似关系，只是其中的屏蔽因子和前面的数值系类似的近似关系，只是其中的屏蔽因子和前面的数值系类似的近似关系，只是其中的屏蔽因子和前面的数值系类似的近似关系，只是其中的屏蔽因子和前面的数值系数有所不同，如对数有所不同，如对数有所不同，如对数有所不同，如对 线有线有线有线有莫塞莱的实验第一次提供了精确测量原子序数莫塞莱的实验第一次提供了精确测量原子序数莫塞莱的实验第一次提供了精确测量原子序数莫塞莱的实验第一次提供了精确测量原子序数Z Z的方法，的方法，的方法，的方法，历史上就是用莫塞莱公式定出了元素的原子序数历史上就是用莫塞莱公式定出了元素的原子序数历史上就是

24、用莫塞莱公式定出了元素的原子序数历史上就是用莫塞莱公式定出了元素的原子序数Z Z，并纠，并纠，并纠，并纠正了正了正了正了 和和和和 在周期表上的次序。在周期表上的次序。在周期表上的次序。在周期表上的次序。上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线X X射线射线射线射线K K线系的莫塞莱图线系的莫塞莱图线系的莫塞莱图线系的莫塞莱图上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线几种原子的几种原子的几种原子的几种原子的K K线系线系线系线系上上 页页下下 页页结结 束束返返 回

25、回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线经过人们的探讨，得出了标识谱的一些特性经过人们的探讨，得出了标识谱的一些特性经过人们的探讨，得出了标识谱的一些特性经过人们的探讨，得出了标识谱的一些特性 各种元素的标识谱有相像的结构，不同于可见光的各种元素的标识谱有相像的结构，不同于可见光的各种元素的标识谱有相像的结构，不同于可见光的各种元素的标识谱有相像的结构，不同于可见光的光谱彼此相差可以很大。光谱彼此相差可以很大。光谱彼此相差可以很大。光谱彼此相差可以很大。按原子序数的次序比较各元素的标识谱，谱线的按原子序数的次序比较各元素的标识谱，谱线的按原子序数的次序比较各元素的标

26、识谱，谱线的按原子序数的次序比较各元素的标识谱，谱线的波长依次变动，不具有周期性。波长依次变动，不具有周期性。波长依次变动，不具有周期性。波长依次变动，不具有周期性。K K线系甚至线系甚至线系甚至线系甚至L L线系的结构与化学成分无关。线系的结构与化学成分无关。线系的结构与化学成分无关。线系的结构与化学成分无关。X X射线须要加几万伏的电压才能激发出某些线系。射线须要加几万伏的电压才能激发出某些线系。射线须要加几万伏的电压才能激发出某些线系。射线须要加几万伏的电压才能激发出某些线系。X X射射射射线的光子能量比可见光的光子能量大得多。线的光子能量比可见光的光子能量大得多。线的光子能量比可见光的

27、光子能量大得多。线的光子能量比可见光的光子能量大得多。上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线 X X射线的标识谱是靶子中的原子发出的，但是射线的标识谱是靶子中的原子发出的，但是射线的标识谱是靶子中的原子发出的，但是射线的标识谱是靶子中的原子发出的，但是它不显示出周期性的变更，与化学成分无关，且光它不显示出周期性的变更，与化学成分无关，且光它不显示出周期性的变更，与化学成分无关，且光它不显示出周期性的变更，与化学成分无关，且光子能量很大，因此可以认为这是原子内层电子跃迁子能量很大，因此可以认为这是原子内层电子跃迁子能量很大，因此

28、可以认为这是原子内层电子跃迁子能量很大，因此可以认为这是原子内层电子跃迁的结果。各元素原子的内层电子填满后，壳层的结的结果。各元素原子的内层电子填满后，壳层的结的结果。各元素原子的内层电子填满后，壳层的结的结果。各元素原子的内层电子填满后，壳层的结构是相同的，不同的只是对应于各层的能量的数值。构是相同的，不同的只是对应于各层的能量的数值。构是相同的，不同的只是对应于各层的能量的数值。构是相同的，不同的只是对应于各层的能量的数值。周期性的变更和化学性质也是外层电子的性质。周期性的变更和化学性质也是外层电子的性质。周期性的变更和化学性质也是外层电子的性质。周期性的变更和化学性质也是外层电子的性质。

29、X X射线既然没有这些性质，足见是由内层电子跃迁所射线既然没有这些性质，足见是由内层电子跃迁所射线既然没有这些性质，足见是由内层电子跃迁所射线既然没有这些性质，足见是由内层电子跃迁所发出的。发出的。发出的。发出的。上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线 我们还可以看到，前面这些式子与玻尔氢原子的公我们还可以看到，前面这些式子与玻尔氢原子的公我们还可以看到，前面这些式子与玻尔氢原子的公我们还可以看到，前面这些式子与玻尔氢原子的公式特别相像，也可以用玻尔理论来说明，式特别相像，也可以用玻尔理论来说明，式特别相像，也可以用玻尔理论来

30、说明，式特别相像，也可以用玻尔理论来说明，例如对于例如对于例如对于例如对于 线系，是电子在线系，是电子在线系，是电子在线系，是电子在n=2n=2和和和和n=1n=1之间跃迁所发之间跃迁所发之间跃迁所发之间跃迁所发出的辐射，但不同的是用（出的辐射，但不同的是用（出的辐射，但不同的是用（出的辐射，但不同的是用（Z-1Z-1）代替了）代替了）代替了）代替了Z Z，这是因为，这是因为，这是因为，这是因为对多电子原子的内壳层对多电子原子的内壳层对多电子原子的内壳层对多电子原子的内壳层n=1n=1层出现空位时，考虑到电层出现空位时，考虑到电层出现空位时，考虑到电层出现空位时，考虑到电子的屏蔽效应，在子的屏

31、蔽效应，在子的屏蔽效应，在子的屏蔽效应，在n=2n=2层中的电子感受到的是（层中的电子感受到的是（层中的电子感受到的是（层中的电子感受到的是（Z-1Z-1）个正电荷的库仑作用，所以个正电荷的库仑作用，所以个正电荷的库仑作用，所以个正电荷的库仑作用，所以X X射线的射线的射线的射线的 线系的波数线系的波数线系的波数线系的波数具有具有具有具有 的形式。的形式。的形式。的形式。同理，可以将同理，可以将同理，可以将同理，可以将 线系解释为对应于内层电子在线系解释为对应于内层电子在线系解释为对应于内层电子在线系解释为对应于内层电子在n=3n=3和和和和n=2n=2之间的跃迁。这些都说明之间的跃迁。这些都

32、说明之间的跃迁。这些都说明之间的跃迁。这些都说明X X射线标识谱是射线标识谱是射线标识谱是射线标识谱是由原子中内层电子的跃迁产生的。由原子中内层电子的跃迁产生的。由原子中内层电子的跃迁产生的。由原子中内层电子的跃迁产生的。上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线 探讨表明，探讨表明，探讨表明，探讨表明，K K线系是最内层（线系是最内层（线系是最内层（线系是最内层（n=1n=1）以外各层的电子）以外各层的电子）以外各层的电子）以外各层的电子跃迁到最内层的结果，跃迁到最内层的结果，跃迁到最内层的结果，跃迁到最内层的结果，L L线系是

33、其次层（线系是其次层（线系是其次层（线系是其次层（n=2n=2）以外各层）以外各层）以外各层）以外各层的电子跃迁到其次层的结果，的电子跃迁到其次层的结果，的电子跃迁到其次层的结果，的电子跃迁到其次层的结果，MM线系是第三层（线系是第三层（线系是第三层（线系是第三层（n=3n=3）以）以）以）以外各层电子跃迁到第三层的结果。外各层电子跃迁到第三层的结果。外各层电子跃迁到第三层的结果。外各层电子跃迁到第三层的结果。K K线系中的线系中的线系中的线系中的 线，波长最长，强度最大，是第二层线，波长最长，强度最大，是第二层线，波长最长，强度最大，是第二层线，波长最长，强度最大，是第二层电子跃迁到第一层时

34、所发射的；而电子跃迁到第一层时所发射的；而电子跃迁到第一层时所发射的；而电子跃迁到第一层时所发射的；而 线则是第三层线则是第三层线则是第三层线则是第三层电子跃迁到第一层时所发射的，波长较短；强度最弱的电子跃迁到第一层时所发射的，波长较短；强度最弱的电子跃迁到第一层时所发射的，波长较短；强度最弱的电子跃迁到第一层时所发射的，波长较短；强度最弱的 线是第四层电子跃迁到第一层时所发射的。其余各线类线是第四层电子跃迁到第一层时所发射的。其余各线类线是第四层电子跃迁到第一层时所发射的。其余各线类线是第四层电子跃迁到第一层时所发射的。其余各线类似。似。似。似。可见，标识谱反映了原子内层结构的状况。谱线波长

35、可见，标识谱反映了原子内层结构的状况。谱线波长可见，标识谱反映了原子内层结构的状况。谱线波长可见，标识谱反映了原子内层结构的状况。谱线波长代表能级的间隔，谱线的精细结构显示能级的精细结构。代表能级的间隔，谱线的精细结构显示能级的精细结构。代表能级的间隔，谱线的精细结构显示能级的精细结构。代表能级的间隔，谱线的精细结构显示能级的精细结构。所以所以所以所以X X射线标识谱对探讨原子结构具有重要的意义。射线标识谱对探讨原子结构具有重要的意义。射线标识谱对探讨原子结构具有重要的意义。射线标识谱对探讨原子结构具有重要的意义。上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第

36、六章第六章 x x射线射线以以以以X X射线为分析手段的方法，以产生空位的方法命名：射线为分析手段的方法，以产生空位的方法命名：射线为分析手段的方法，以产生空位的方法命名：射线为分析手段的方法，以产生空位的方法命名：e-Xe-X，用电子束产生空位，称为电子，用电子束产生空位，称为电子，用电子束产生空位，称为电子，用电子束产生空位，称为电子X X荧光分析；荧光分析；荧光分析；荧光分析；p-Xp-X，用质子束产生空位，称为质子，用质子束产生空位，称为质子，用质子束产生空位，称为质子，用质子束产生空位，称为质子X X荧光分析；荧光分析；荧光分析；荧光分析；I-XI-X，用离子束产生空位，称为离子，用

37、离子束产生空位，称为离子，用离子束产生空位，称为离子，用离子束产生空位，称为离子X X荧光分析；荧光分析；荧光分析；荧光分析；X-XX-X，用，用，用，用X X射线产生空位，称为射线产生空位，称为射线产生空位，称为射线产生空位，称为X X荧光分析；荧光分析；荧光分析；荧光分析；上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线电子内壳层的跃迁电子内壳层的跃迁电子内壳层的跃迁电子内壳层的跃迁K XK X射线射线射线射线L XL X射线射线射线射线M XM X射线射线射线射线对于对于对于对于KK线系线系线系线系KK X X射线射线射线射线KK

38、 X X射线射线射线射线KK X X射线射线射线射线四、特征辐射的标记方法四、特征辐射的标记方法四、特征辐射的标记方法四、特征辐射的标记方法上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线镉镉镉镉原原原原子子子子的的的的x x射射射射线线线线能能能能级级级级图图图图上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线 把原子中各层电子电离出去所需的能量是不同的。最把原子中各层电子电离出去所需的能量是不同的。最把原子中各层电子电离出去所需的能量是不同的。最把原子中各层电子电离出去所需的

39、能量是不同的。最内层电子在原子中的能量最低，其次层较高，第三层更高，内层电子在原子中的能量最低，其次层较高，第三层更高，内层电子在原子中的能量最低，其次层较高，第三层更高，内层电子在原子中的能量最低，其次层较高，第三层更高，依次类推。所以要使最内层的电子电离，须要供应的能量依次类推。所以要使最内层的电子电离，须要供应的能量依次类推。所以要使最内层的电子电离，须要供应的能量依次类推。所以要使最内层的电子电离，须要供应的能量最大（约为最大（约为最大（约为最大（约为104eV104eV），其次是其次层，依次类推。），其次是其次层，依次类推。），其次是其次层，依次类推。），其次是其次层，依次类推。因此

40、，标识谱线的结构取决于原子内层的电子壳层结构。因此，标识谱线的结构取决于原子内层的电子壳层结构。因此，标识谱线的结构取决于原子内层的电子壳层结构。因此，标识谱线的结构取决于原子内层的电子壳层结构。只有在较重的元素中，其只有在较重的元素中，其只有在较重的元素中，其只有在较重的元素中，其MM壳层、壳层、壳层、壳层、N N壳层才可能是闭合的内壳层才可能是闭合的内壳层才可能是闭合的内壳层才可能是闭合的内壳层，也才有可能产生壳层，也才有可能产生壳层，也才有可能产生壳层，也才有可能产生MM线系、线系、线系、线系、N N线系的标识谱线。线系的标识谱线。线系的标识谱线。线系的标识谱线。不同元素的原子具有相像的

41、内层结构，只是各壳层的不同元素的原子具有相像的内层结构，只是各壳层的不同元素的原子具有相像的内层结构，只是各壳层的不同元素的原子具有相像的内层结构，只是各壳层的能量不同，因而它们的标识谱线都有相像的成分，只是波能量不同，因而它们的标识谱线都有相像的成分，只是波能量不同，因而它们的标识谱线都有相像的成分，只是波能量不同，因而它们的标识谱线都有相像的成分，只是波长不同而不显示周期性。长不同而不显示周期性。长不同而不显示周期性。长不同而不显示周期性。上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科

42、技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线五、俄歇电子五、俄歇电子五、俄歇电子五、俄歇电子 另一种非辐射过程，通过库仑相互作用将能量转移给另一种非辐射过程，通过库仑相互作用将能量转移给另一种非辐射过程，通过库仑相互作用将能量转移给另一种非辐射过程，通过库仑相互作用将能量转移给另一外层电子。非辐射效应如图所示，称为俄歇效应，所另一外层电子。非辐射效应如图所示，称为俄歇效应，所另一外层电子。非辐射效应如图所示，称为俄歇效应，所另一外层电子。非辐射效应如图所示，称为俄歇效应，所放射出的电子在放射出的电子在放射出的电子在放射出的电子在19251925年由法国物理学家俄歇（年由法国物理

43、学家俄歇（年由法国物理学家俄歇（年由法国物理学家俄歇（AugerAuger）首）首）首）首先发觉的。先发觉的。先发觉的。先发觉的。俄歇电子俄歇电子俄歇电子俄歇电子 俄歇电子的能量确定于原子内层俄歇电子的能量确定于原子内层俄歇电子的能量确定于原子内层俄歇电子的能量确定于原子内层能级的结构，因此对俄歇电子的能量能级的结构，因此对俄歇电子的能量能级的结构，因此对俄歇电子的能量能级的结构，因此对俄歇电子的能量和强度的探讨能使我们得到关于原子和强度的探讨能使我们得到关于原子和强度的探讨能使我们得到关于原子和强度的探讨能使我们得到关于原子的结合能、状态量子数信息。测量固的结合能、状态量子数信息。测量固的结

44、合能、状态量子数信息。测量固的结合能、状态量子数信息。测量固体材料俄歇电子谱可以用来分析材料，体材料俄歇电子谱可以用来分析材料，体材料俄歇电子谱可以用来分析材料，体材料俄歇电子谱可以用来分析材料，特殊是关于表面的一些组成和结构的特殊是关于表面的一些组成和结构的特殊是关于表面的一些组成和结构的特殊是关于表面的一些组成和结构的状况。状况。状况。状况。上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线 对于对于对于对于Z Z小的原子，外层电子跃迁入内层空位小的原子，外层电子跃迁入内层空位小的原子，外层电子跃迁入内层空位小的原子，外层电子跃迁入内

45、层空位通过俄歇效应的几率比放射通过俄歇效应的几率比放射通过俄歇效应的几率比放射通过俄歇效应的几率比放射X X射线的几率大。当射线的几率大。当射线的几率大。当射线的几率大。当Z Z超过超过超过超过3535时，放射时，放射时，放射时，放射X X射线的几率将超过俄歇效应。射线的几率将超过俄歇效应。射线的几率将超过俄歇效应。射线的几率将超过俄歇效应。在原子放射俄歇电子后，原子中将出现两个空位，在原子放射俄歇电子后，原子中将出现两个空位，在原子放射俄歇电子后，原子中将出现两个空位，在原子放射俄歇电子后，原子中将出现两个空位，它往往通过放射它往往通过放射它往往通过放射它往往通过放射X X射线而退激发，因此

46、俄歇效应射线而退激发，因此俄歇效应射线而退激发，因此俄歇效应射线而退激发，因此俄歇效应常伴随有常伴随有常伴随有常伴随有X X射线的放射。射线的放射。射线的放射。射线的放射。上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线六、电子跃迁诱发原子核激发六、电子跃迁诱发原子核激发六、电子跃迁诱发原子核激发六、电子跃迁诱发原子核激发 当原子壳层中有电子空位时，可以放射当原子壳层中有电子空位时，可以放射当原子壳层中有电子空位时，可以放射当原子壳层中有电子空位时，可以放射X X射线，射线，射线，射线，也可以放射俄歇电子，还可以使原子核激发。也可以放射

47、俄歇电子，还可以使原子核激发。也可以放射俄歇电子，还可以使原子核激发。也可以放射俄歇电子，还可以使原子核激发。1973 1973年，日本大阪高校森田正人从理论上建年，日本大阪高校森田正人从理论上建年，日本大阪高校森田正人从理论上建年，日本大阪高校森田正人从理论上建议这种新的能量转移机制，并为试验所证明。议这种新的能量转移机制，并为试验所证明。议这种新的能量转移机制，并为试验所证明。议这种新的能量转移机制，并为试验所证明。上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄纯青第六章第六章 x x射线射线七、同步辐射七、同步辐射七、同步辐射七、同步辐射这是一种新型的产生这是

48、一种新型的产生这是一种新型的产生这是一种新型的产生X X射线的手段。射线的手段。射线的手段。射线的手段。同步辐射是速度接近光速的带电粒子在作曲线运动时同步辐射是速度接近光速的带电粒子在作曲线运动时同步辐射是速度接近光速的带电粒子在作曲线运动时同步辐射是速度接近光速的带电粒子在作曲线运动时沿切线方向发出的电磁辐射沿切线方向发出的电磁辐射沿切线方向发出的电磁辐射沿切线方向发出的电磁辐射 也叫同步光。这种光是也叫同步光。这种光是也叫同步光。这种光是也叫同步光。这种光是19471947年在美国通用电器公司的一台年在美国通用电器公司的一台年在美国通用电器公司的一台年在美国通用电器公司的一台70Mev70

49、Mev的同步加速器的同步加速器的同步加速器的同步加速器中首次视察到的，被命名为同步辐射。中首次视察到的，被命名为同步辐射。中首次视察到的，被命名为同步辐射。中首次视察到的，被命名为同步辐射。接近光速运动着的电子或正电子在变更运动方向时接近光速运动着的电子或正电子在变更运动方向时接近光速运动着的电子或正电子在变更运动方向时接近光速运动着的电子或正电子在变更运动方向时放出的电磁波叫做辐射波，因为这一现象是在同步加速放出的电磁波叫做辐射波，因为这一现象是在同步加速放出的电磁波叫做辐射波，因为这一现象是在同步加速放出的电磁波叫做辐射波，因为这一现象是在同步加速器上发觉的，所以称为同步辐射。这种电子的自

50、发辐射，器上发觉的，所以称为同步辐射。这种电子的自发辐射，器上发觉的，所以称为同步辐射。这种电子的自发辐射，器上发觉的，所以称为同步辐射。这种电子的自发辐射，强度高、覆盖的频谱范围广，可以随意选择所须要的波强度高、覆盖的频谱范围广，可以随意选择所须要的波强度高、覆盖的频谱范围广，可以随意选择所须要的波强度高、覆盖的频谱范围广，可以随意选择所须要的波长且连续可调，因此成为一种科学探讨的新光源。长且连续可调，因此成为一种科学探讨的新光源。长且连续可调，因此成为一种科学探讨的新光源。长且连续可调，因此成为一种科学探讨的新光源。上上 页页下下 页页结结 束束返返 回回佛山科技学院佛山科技学院 黄纯青黄