第二講X射線衍射分析

1、2021-11-4材料化學(xué)研究方法1l關(guān)于關(guān)于X射線，下列敘述哪些是不正確的？射線，下列敘述哪些是不正確的？A X射線具有很高的穿透能力射線具有很高的穿透能力B X射線肉眼不能觀察到射線肉眼不能觀察到C X射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中,其傳播方向會(huì)存在明顯偏移其傳播方向會(huì)存在明顯偏移D X射線對(duì)人體是有害的射線對(duì)人體是有害的2021-11-4材料化學(xué)研究方法2l在電磁波譜中，在電磁波譜中，X射線的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光波長(zhǎng)（）？射線的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光波長(zhǎng)（）？A 大大B 小小C 一樣一樣D 以上答案均錯(cuò)以上答案均錯(cuò)2021-11-4材料化學(xué)研究方法3l下列哪些因素是下列哪些因素是X射線產(chǎn)生的基本條件

2、？射線產(chǎn)生的基本條件？A 產(chǎn)生自由電子產(chǎn)生自由電子B 電子做高速運(yùn)動(dòng)電子做高速運(yùn)動(dòng)C 在電子運(yùn)動(dòng)的路徑上設(shè)置障礙物在電子運(yùn)動(dòng)的路徑上設(shè)置障礙物D 高純度陽(yáng)極靶材料高純度陽(yáng)極靶材料2021-11-4材料化學(xué)研究方法4lX射線管中，可有效降低陽(yáng)極靶熱量的方式有射線管中，可有效降低陽(yáng)極靶熱量的方式有（ ）？）？A 改變電子運(yùn)動(dòng)路線改變電子運(yùn)動(dòng)路線B 水冷水冷C 風(fēng)冷風(fēng)冷D 轉(zhuǎn)靶轉(zhuǎn)靶2021-11-4材料化學(xué)研究方法5lX射線管窗口材料最佳選擇為（射線管窗口材料最佳選擇為（ ）？）？A 銅銅B 鉬鉬C 鈹鈹D 銠銠2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD6本節(jié)課授課內(nèi)容本節(jié)課授課內(nèi)容n2.2.2 X

3、射線譜射線譜n2.2.3 X射線與物質(zhì)的相互作用射線與物質(zhì)的相互作用n2.2.4 X射線的吸收射線的吸收2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD72.2.2 X射線譜射線譜v如果對(duì)如果對(duì)X X射線管施加不同的電壓，射線管施加不同的電壓，用適當(dāng)?shù)胤椒ㄈy(cè)量用適當(dāng)?shù)胤椒ㄈy(cè)量X X射線管發(fā)出射線管發(fā)出的的X X射線的波長(zhǎng)和強(qiáng)度，則得到射線的波長(zhǎng)和強(qiáng)度，則得到X X射射線強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系曲線，稱之為線強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系曲線，稱之為X X射線譜。射線譜。vX射線的強(qiáng)度：指行垂直射線的強(qiáng)度：指行垂直X射線傳射線傳播方向的單位面積上在單位時(shí)間內(nèi)播方向的單位面積上在單位時(shí)間內(nèi)所通過(guò)的光子數(shù)目的能量總和。所通

4、過(guò)的光子數(shù)目的能量總和。 常常用的單位是用的單位是J/cm2.s.vX射線的強(qiáng)度射線的強(qiáng)度I是由光子能量是由光子能量hv和和它的數(shù)目它的數(shù)目n兩個(gè)因素決定的兩個(gè)因素決定的,即即I=nhv.2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD8v實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)驗(yàn)表明，X X射線譜由兩部分構(gòu)成，一部分射線譜由兩部分構(gòu)成，一部分波長(zhǎng)連續(xù)變化，稱為波長(zhǎng)連續(xù)變化，稱為連續(xù)譜連續(xù)譜；另一部分波長(zhǎng)；另一部分波長(zhǎng)是分立的，與靶材料有關(guān)，成為某種材料的是分立的，與靶材料有關(guān)，成為某種材料的標(biāo)識(shí)，所以稱為標(biāo)識(shí)，所以稱為標(biāo)識(shí)譜標(biāo)識(shí)譜，又叫，又叫特征譜特征譜-它迭它迭加在連續(xù)譜上。加在連續(xù)譜上。2.2.2 X射線譜射線譜2021

5、-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD9v 量子理論觀點(diǎn)：量子理論觀點(diǎn)：能量為能量為eVeV的電子與陽(yáng)極靶的原子碰撞時(shí)，電子的電子與陽(yáng)極靶的原子碰撞時(shí)，電子失去自己的能量，其中失去自己的能量，其中部分以光子的形式輻射部分以光子的形式輻射，碰撞一次產(chǎn)生，碰撞一次產(chǎn)生一個(gè)能量為一個(gè)能量為hvhv的光子，這樣的光子流即為的光子，這樣的光子流即為X X射線。單位時(shí)間內(nèi)到射線。單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)陽(yáng)極靶面的電子數(shù)目是極大量的，絕大多數(shù)電子要經(jīng)歷多次達(dá)陽(yáng)極靶面的電子數(shù)目是極大量的，絕大多數(shù)電子要經(jīng)歷多次碰撞，產(chǎn)生能量各不相同的輻射，因此出現(xiàn)連續(xù)碰撞，產(chǎn)生能量各不相同的輻射，因此出現(xiàn)連續(xù)X X射線譜。射線譜。v按照經(jīng)

6、典動(dòng)力學(xué)概念，一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的電子到達(dá)靶面按照經(jīng)典動(dòng)力學(xué)概念，一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的電子到達(dá)靶面上時(shí)，因突然減速而產(chǎn)生很大的負(fù)加速度，結(jié)果引起上時(shí)，因突然減速而產(chǎn)生很大的負(fù)加速度，結(jié)果引起周圍電磁場(chǎng)的急劇變化，產(chǎn)生電磁波或電磁輻射。周圍電磁場(chǎng)的急劇變化，產(chǎn)生電磁波或電磁輻射。 連續(xù)連續(xù)X射線譜射線譜-產(chǎn)生原理產(chǎn)生原理2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD10l連續(xù)連續(xù)X射線譜射線譜：也稱為白：也稱為白色色XRay,多色多色XRay.l連續(xù)連續(xù)X射線譜在短波方向射線譜在短波方向有一個(gè)波長(zhǎng)極限，稱為有一個(gè)波長(zhǎng)極限，稱為短短波限波限0.l它是由光子一次碰撞就耗它是由光子一次碰撞就耗盡能量所產(chǎn)

7、生的盡能量所產(chǎn)生的X射線。它射線。它只與管電壓有關(guān)，不受其只與管電壓有關(guān)，不受其它因素的影響。它因素的影響。 連續(xù)連續(xù)X射線譜射線譜2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD11l一般情況下，光子的能量只能小于或等于電子的能量。一般情況下，光子的能量只能小于或等于電子的能量。在極限的情況下在極限的情況下0maxhcheV即即eVhc0其中其中 e電子電荷電子電荷 等于等于1.6021019C VX射線管電壓（射線管電壓（kV)h普朗克常數(shù)普朗克常數(shù) 等于等于6.62510 34JSc光速光速 等于等于2.99810 8m/s0 短波限（短波限（nm)代入數(shù)據(jù)得到：代入數(shù)據(jù)得到：)

8、(V24. 10nm2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD12l連續(xù)連續(xù)X X射線譜中每條曲線下的面積表示連續(xù)射線譜中每條曲線下的面積表示連續(xù)X X射線的射線的總強(qiáng)度。也是陽(yáng)極靶發(fā)射出的總強(qiáng)度。也是陽(yáng)極靶發(fā)射出的X X射線的總能量。射線的總能量。l實(shí)驗(yàn)證明，實(shí)驗(yàn)證明，I I與管電流、管電壓、陽(yáng)極靶的原子序與管電流、管電壓、陽(yáng)極靶的原子序數(shù)存在如下關(guān)系：數(shù)存在如下關(guān)系：miZVKI1連其中其中 K(1.11.4) 10 9m2i管電流管電流Z原子序數(shù)原子序數(shù)V管壓管壓2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD13(a)(b)(c)2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD

9、特征特征X射線譜射線譜l當(dāng)當(dāng)V超過(guò)一定的數(shù)值超過(guò)一定的數(shù)值Vk時(shí)，這種譜線的波長(zhǎng)與時(shí)，這種譜線的波長(zhǎng)與V、i等工作條件無(wú)關(guān)，等工作條件無(wú)關(guān)，只決定于陽(yáng)極材料，只決定于陽(yáng)極材料，不同陽(yáng)極將發(fā)不同陽(yáng)極將發(fā)出不同波長(zhǎng)的譜線，因此稱之為特征出不同波長(zhǎng)的譜線，因此稱之為特征X射線或標(biāo)識(shí)射線或標(biāo)識(shí)X射射線。其中線。其中Vk稱為激發(fā)電壓。稱為激發(fā)電壓。l或者說(shuō)當(dāng)電壓達(dá)到臨界電壓時(shí)，標(biāo)識(shí)譜線的波長(zhǎng)不或者說(shuō)當(dāng)電壓達(dá)到臨界電壓時(shí)，標(biāo)識(shí)譜線的波長(zhǎng)不再變，強(qiáng)度隨電壓增加。再變，強(qiáng)度隨電壓增加。2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD15產(chǎn)生機(jī)理產(chǎn)生機(jī)理n與與陽(yáng)極靶物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)陽(yáng)極靶物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)緊密相關(guān)n

10、原子系統(tǒng)內(nèi)的電子按泡利不相容原理和能量最低原理原子系統(tǒng)內(nèi)的電子按泡利不相容原理和能量最低原理分布于各個(gè)能級(jí)。在電子轟擊陽(yáng)極的過(guò)程中，當(dāng)某個(gè)分布于各個(gè)能級(jí)。在電子轟擊陽(yáng)極的過(guò)程中，當(dāng)某個(gè)具有足夠能量的電子將陽(yáng)極靶原子的內(nèi)層電子擊出時(shí)具有足夠能量的電子將陽(yáng)極靶原子的內(nèi)層電子擊出時(shí)，于是在低能級(jí)上出現(xiàn)空位，系統(tǒng)能量升高，處于不，于是在低能級(jí)上出現(xiàn)空位，系統(tǒng)能量升高，處于不穩(wěn)定激發(fā)態(tài)。較高能級(jí)上的電子向低能級(jí)上的空位躍穩(wěn)定激發(fā)態(tài)。較高能級(jí)上的電子向低能級(jí)上的空位躍遷，并以光子的形式輻射出遷，并以光子的形式輻射出標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X X射線譜射線譜。2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD16l特征特征X X射

11、線產(chǎn)生的根本原因是射線產(chǎn)生的根本原因是2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD17K K系系標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X X射線射線 v產(chǎn)生產(chǎn)生K系激發(fā)陰極電子的能量系激發(fā)陰極電子的能量Vk至少等至少等于擊出一個(gè)于擊出一個(gè)K層電子所作的功層電子所作的功Wk。vVk就是激發(fā)電壓就是激發(fā)電壓vK層電子被擊出時(shí)，原子系統(tǒng)能量由基層電子被擊出時(shí)，原子系統(tǒng)能量由基態(tài)升到態(tài)升到K激發(fā)態(tài)，高能級(jí)電子向激發(fā)態(tài)，高能級(jí)電子向K層空位層空位填充時(shí)產(chǎn)生填充時(shí)產(chǎn)生K系輻射。系輻射。L層電子填充空位層電子填充空位時(shí)，產(chǎn)生時(shí)，產(chǎn)生K輻射；輻射；M層電子填充空位時(shí)產(chǎn)層電子填充空位時(shí)產(chǎn)生生K輻射。輻射。2021-11-4材料化學(xué)研究方法-X

12、RD18v由能級(jí)可知由能級(jí)可知K輻射的光子能量大于輻射的光子能量大于K的能量，的能量，但但K層與層與L層為相鄰能級(jí)，故層為相鄰能級(jí)，故L層電子填充幾率大，層電子填充幾率大，所以所以K的強(qiáng)度約為的強(qiáng)度約為K的的5倍。倍。v此外，根據(jù)量子力學(xué)的理論，原子外殼層還存此外，根據(jù)量子力學(xué)的理論，原子外殼層還存在次（子或亞）殼層，在次（子或亞）殼層，L層即存在層即存在L1，L2，L3三個(gè)三個(gè)子殼層子殼層v根據(jù)電子躍遷選擇規(guī)則，只存在根據(jù)電子躍遷選擇規(guī)則，只存在L2與與L3到到K的躍的躍遷，因此，存在遷，因此，存在K1與與K 特征特征X射線譜射線譜2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD1

13、9莫塞萊定律莫塞萊定律 v標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X X射線譜的頻率和波長(zhǎng)只取決于陽(yáng)極靶物質(zhì)的原射線譜的頻率和波長(zhǎng)只取決于陽(yáng)極靶物質(zhì)的原子能級(jí)結(jié)構(gòu)，是物質(zhì)的固有特性。且存在如下關(guān)系：子能級(jí)結(jié)構(gòu)，是物質(zhì)的固有特性。且存在如下關(guān)系：v莫塞萊定律：標(biāo)識(shí)莫塞萊定律：標(biāo)識(shí)X X射線譜的波長(zhǎng)射線譜的波長(zhǎng)與原子序數(shù)與原子序數(shù)Z Z關(guān)關(guān)系為：系為：ZC12021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD20靶材料靶材料 特征特征X射線波長(zhǎng)射線波長(zhǎng)元素元素 序數(shù)序數(shù) K K Cr 24 2.2907 2.0849 Fe 26 1.9373 1.7566 Ni 28 1.6592 1.5001 Cu 29 1.5418 1.3922 M

14、o 42 0.7107 0.6323 W 74 0.2106 0.1844原因：原子序數(shù)越原因：原子序數(shù)越大，大，核對(duì)內(nèi)層電子核對(duì)內(nèi)層電子引力上升引力上升， 下降下降2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD21標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)X X射線的絕對(duì)強(qiáng)度特征射線的絕對(duì)強(qiáng)度特征 vK系標(biāo)識(shí)系標(biāo)識(shí)X射線的強(qiáng)度與管電壓、管電流的關(guān)射線的強(qiáng)度與管電壓、管電流的關(guān)系為：系為：Ik=Bi(V-Vk)nv注意：注意：當(dāng)當(dāng)I標(biāo)標(biāo)/I連連最大，工作電壓為最大，工作電壓為K系激發(fā)電系激發(fā)電壓的壓的35倍，連續(xù)譜造成的衍射背影最小。倍，連續(xù)譜造成的衍射背影最小。2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD22vX X射線與物質(zhì)相互

15、作用時(shí)，射線與物質(zhì)相互作用時(shí)，產(chǎn)生各種不同的和復(fù)雜的產(chǎn)生各種不同的和復(fù)雜的過(guò)程。過(guò)程。就其能量轉(zhuǎn)換而言就其能量轉(zhuǎn)換而言，一束一束X X射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)，可射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)，可分為三部分：一部分被散分為三部分：一部分被散射，一部分被吸收，一部射，一部分被吸收，一部分透過(guò)物質(zhì)繼續(xù)沿原來(lái)的分透過(guò)物質(zhì)繼續(xù)沿原來(lái)的方向傳播。方向傳播。vX X射線的散射射線的散射 ；vX X射線的吸收射線的吸收 ；vX X射線的衰減規(guī)律射線的衰減規(guī)律； v吸收限的應(yīng)用吸收限的應(yīng)用； vX X射線的折射射線的折射；v總結(jié)總結(jié) 。2.2.3 X射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD232.2.

16、3.1 X射線的散射射線的散射vX X射線被物質(zhì)散射時(shí)，產(chǎn)生兩種現(xiàn)象：射線被物質(zhì)散射時(shí)，產(chǎn)生兩種現(xiàn)象：v相干散射相干散射；v非相干散射非相干散射。l入射光子與電子剛性碰撞，其輻射出入射光子與電子剛性碰撞，其輻射出電磁波的波長(zhǎng)和頻率與入射波完全相同，電磁波的波長(zhǎng)和頻率與入射波完全相同，并且有一定的位相關(guān)系，它們之間可以并且有一定的位相關(guān)系，它們之間可以相互干涉，形成衍射圖樣，所以稱為相相互干涉，形成衍射圖樣，所以稱為相干散射。干散射。lX射線的衍射現(xiàn)象正是基于相干散射射線的衍射現(xiàn)象正是基于相干散射之上的。之上的。當(dāng)物質(zhì)中的電子與原子核之間的束縛力較小當(dāng)物質(zhì)中的電子與原子核之間的束縛力較?。ㄈ缭?/p>

17、的外層電子）時(shí)，電子可能被（如原子的外層電子）時(shí)，電子可能被X光子撞光子撞離原子成為離原子成為反沖電子反沖電子。因反沖電子將帶走一部。因反沖電子將帶走一部分能量，使得光子能量減少，從而使隨后的散分能量，使得光子能量減少，從而使隨后的散射波波長(zhǎng)發(fā)生改變，成為非相干散射。射波波長(zhǎng)發(fā)生改變，成為非相干散射。2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD24非相干散射非相干散射 v非相干散射是康普頓（非相干散射是康普頓（A.H.ComptonA.H.Compton）和我國(guó)物理）和我國(guó)物理學(xué)家吳有訓(xùn)等人發(fā)現(xiàn)的，亦稱學(xué)家吳有訓(xùn)等人發(fā)現(xiàn)的，亦稱康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)。非相干。非相干散射突出地表現(xiàn)出散射突出地表現(xiàn)出

18、X X射線的微粒特性，只能用量子射線的微粒特性，只能用量子理論來(lái)描述，亦稱量子散射。理論來(lái)描述，亦稱量子散射。v它會(huì)增加連續(xù)背影，給衍射圖象帶來(lái)不利的影響，它會(huì)增加連續(xù)背影，給衍射圖象帶來(lái)不利的影響，特別對(duì)輕元素特別對(duì)輕元素。？2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD X X射線的吸收射線的吸收v物質(zhì)對(duì)物質(zhì)對(duì)X X射線的吸收指的是射線的吸收指的是X X射線能量在通過(guò)物質(zhì)時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樯渚€能量在通過(guò)物質(zhì)時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?，其它形式的能量，X X射線發(fā)生射線發(fā)生了能量損耗。物質(zhì)對(duì)了能量損耗。物質(zhì)對(duì)X X射線的射線的吸收主要是由原子內(nèi)部的電子吸收主要是由原子內(nèi)部的電子躍遷而引起的。

19、躍遷而引起的。這個(gè)過(guò)程中發(fā)這個(gè)過(guò)程中發(fā)生生X X射線的光電效應(yīng)、熒光輻射線的光電效應(yīng)、熒光輻射和俄歇效應(yīng)。射和俄歇效應(yīng)。v光電效應(yīng)光電效應(yīng)v熒光輻射熒光輻射 v俄歇效應(yīng)俄歇效應(yīng) 2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD26光電效應(yīng)光電效應(yīng)v當(dāng)入射當(dāng)入射X X光子的能量足夠大時(shí)，能把原子中處于某一能光子的能量足夠大時(shí)，能把原子中處于某一能級(jí)上的電子擊出使其成為光電子，并使原子處于高能的激級(jí)上的電子擊出使其成為光電子，并使原子處于高能的激發(fā)態(tài)，這種過(guò)程我們稱為發(fā)態(tài)，這種過(guò)程我們稱為光電吸收或光電效應(yīng)光電吸收或光電效應(yīng)。v與此同時(shí)，由于原子處于高能激發(fā)態(tài)，內(nèi)層會(huì)出現(xiàn)空穴，與此同時(shí)，由于原子處于高能

20、激發(fā)態(tài)，內(nèi)層會(huì)出現(xiàn)空穴，這時(shí)外層電子會(huì)往此空位上躍遷，由此會(huì)輻射出波長(zhǎng)嚴(yán)格這時(shí)外層電子會(huì)往此空位上躍遷，由此會(huì)輻射出波長(zhǎng)嚴(yán)格一定的一定的特征特征X X射線。射線。為區(qū)別于電子擊靶時(shí)產(chǎn)生的特征輻射，為區(qū)別于電子擊靶時(shí)產(chǎn)生的特征輻射，由由X X射線發(fā)出的特征輻射稱為二次特征輻射，也稱為射線發(fā)出的特征輻射稱為二次特征輻射，也稱為熒光熒光輻射輻射。( (熒光光譜分析原理是光電效應(yīng)熒光光譜分析原理是光電效應(yīng)) )2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD27俄歇效應(yīng)俄歇效應(yīng)v如果原子如果原子K層電子被擊出，層電子被擊出，L層電子向?qū)与娮酉騅層躍遷，層躍遷，其能量差不是以產(chǎn)生其能量差不是以產(chǎn)生K系系X射線

21、光量子射線光量子的形式釋放，的形式釋放，而是被鄰近電子所吸收，使這個(gè)電子受激發(fā)而逸而是被鄰近電子所吸收，使這個(gè)電子受激發(fā)而逸出原子成為自由電子出原子成為自由電子-俄歇電子俄歇電子(Auger electrons)。這種現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)。這種現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)。2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD2 X射線的衰減規(guī)律射線的衰減規(guī)律v當(dāng)一束當(dāng)一束X X射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)，由于散射和吸收的作用使其透射方射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)，由于散射和吸收的作用使其透射方向上的強(qiáng)度衰減。衰減的程度與所經(jīng)過(guò)物質(zhì)中的距離成正比。向上的強(qiáng)度衰減。衰減的程度與所經(jīng)過(guò)物質(zhì)中的距離成正比。X射線衰減規(guī)律utteII0l

22、X X射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)，其強(qiáng)度按射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)，其強(qiáng)度按指數(shù)規(guī)律衰減指數(shù)規(guī)律衰減2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD29v X射線的能量衰減符合指數(shù)規(guī)律，即射線的能量衰減符合指數(shù)規(guī)律，即 It=I0e-t=I0e-mt其中其中:It-透射束的強(qiáng)度，透射束的強(qiáng)度，I0-入射束的強(qiáng)度，入射束的強(qiáng)度， -線吸收系數(shù)（線吸收系數(shù)（cm-1)m-質(zhì)量吸收系數(shù)，質(zhì)量吸收系數(shù)，(cm2/g)表示單位時(shí)間內(nèi)單位體積表示單位時(shí)間內(nèi)單位體積物質(zhì)對(duì)物質(zhì)對(duì)X射線的吸收量，射線的吸收量，為物質(zhì)密度為物質(zhì)密度(g/cm3)，t-物質(zhì)的厚度物質(zhì)的厚度 (cm)X X射線的衰減規(guī)律射線的衰減規(guī)律 l式中式中It/I0稱為

23、稱為X射線穿透系數(shù)，射線穿透系數(shù)， It/I0 1。 It/I0愈小愈小,表示表示x射線被衰減的程度愈大。射線被衰減的程度愈大。l線吸收系數(shù)，線吸收系數(shù)， ：就是當(dāng)：就是當(dāng)X 射線透過(guò)單位長(zhǎng)度（射線透過(guò)單位長(zhǎng)度（1cm）物）物質(zhì)時(shí)強(qiáng)度衰減的程度質(zhì)時(shí)強(qiáng)度衰減的程度, 值愈大，則強(qiáng)度衰減愈快。值愈大，則強(qiáng)度衰減愈快。2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD30質(zhì)量衰減系數(shù)質(zhì)量衰減系數(shù)m m v表示單位重量物質(zhì)對(duì)表示單位重量物質(zhì)對(duì)X射線強(qiáng)度的衰減程度。射線強(qiáng)度的衰減程度。v質(zhì)量衰減系數(shù)與波長(zhǎng)和原子序數(shù)質(zhì)量衰減系數(shù)與波長(zhǎng)和原子序數(shù)Z存在如下近似關(guān)存在如下近似關(guān)系：系： （K為常數(shù)）為常數(shù)）33ZKm

24、2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD31質(zhì)量吸收系數(shù)質(zhì)量吸收系數(shù)波長(zhǎng)波長(zhǎng)KL1L2L3 K=0.1582001000.5 1.0v由圖可見(jiàn)，整個(gè)曲線并非像上式那樣隨由圖可見(jiàn)，整個(gè)曲線并非像上式那樣隨 的減小而單調(diào)的減小而單調(diào)下降。當(dāng)波長(zhǎng)下降。當(dāng)波長(zhǎng) 減小到某幾個(gè)值時(shí)，減小到某幾個(gè)值時(shí)， m m會(huì)突然增加，于是會(huì)突然增加，于是出現(xiàn)若干個(gè)跳躍臺(tái)階。出現(xiàn)若干個(gè)跳躍臺(tái)階。v m突增的原因是在這幾個(gè)波長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生了光電效應(yīng)，使突增的原因是在這幾個(gè)波長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生了光電效應(yīng)，使X射線被大量吸收。射線被大量吸收。 2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD32質(zhì)量吸收系數(shù)質(zhì)量吸收系數(shù)波長(zhǎng)波長(zhǎng)KL1L2L3 K=

25、0.1582001000.5 1.0v突變對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為吸收限。突變對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為吸收限。l吸收限對(duì)應(yīng)的能量就是軌道能，對(duì)吸收限對(duì)應(yīng)的能量就是軌道能，對(duì)K線而言：線而言： K = hc/EKl原子序數(shù)越低，軌道能原子序數(shù)越低，軌道能EK越低，即吸收限越低，即吸收限 K越大越大v利用這一原理，可以合理地選用濾波材料，使陽(yáng)極靶產(chǎn)利用這一原理，可以合理地選用濾波材料，使陽(yáng)極靶產(chǎn)生的生的K和和K兩條特征譜線中去掉一條，實(shí)現(xiàn)單色的特征兩條特征譜線中去掉一條，實(shí)現(xiàn)單色的特征輻射。輻射。2021-11-4材料化學(xué)研究方法-XRD33 /1.2 1.4 1.6 1.8 mK K /1.2 1.4 1.6 1.8 mK K l原子序數(shù)小原子序數(shù)小12的物質(zhì)對(duì)的物質(zhì)對(duì)K 的吸收