第六章X射線熒光光譜

2023/5/24物質(zhì)成分的光譜分析第六章X-射線熒光光譜分析

X射線學(xué)

X射線透視學(xué)

X射線衍射學(xué)

X射線光譜學(xué)

X射線熒光光譜分析

1929年施賴伯(Schreiber)首次應(yīng)用X射線熒光光譜分析1948年制造了第一臺(tái)用X光管的商品型X射線熒光譜儀目前X射線熒光光譜分析已經(jīng)成為高效率的現(xiàn)代化元素分析技術(shù)；被定為國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)(ISO)分析方法之一

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X射線熒光光譜分析法的特點(diǎn)

1)優(yōu)點(diǎn)：①由于儀器穩(wěn)定，分析速度快，自動(dòng)化程度高。用單道X射線熒光光譜儀測(cè)定樣品中的一個(gè)元素只需要5～20秒。用多道光譜儀，能在20至100秒內(nèi)測(cè)定完樣品中全部的待測(cè)元素（能同時(shí)分析多達(dá)48種元素）。②X射線熒光光譜分析與元素的化學(xué)結(jié)合狀態(tài)無關(guān)。晶體或非晶體的塊狀固體、粉末及封閉在容器內(nèi)的液體或氣體均可直接測(cè)定。-

2023/5/242023/5/245③X射線熒光光譜分析是一種物理分析方法。分析元素種類為元素周期表中5B～92U，分析的濃度范圍為10-6～100%；一般檢出限達(dá)1μg.g-1,全反射X射線熒光光（TXRF）譜的監(jiān)測(cè)限可達(dá)10-3

～10-6μg.g-1

。

④非破壞分析、測(cè)量的重現(xiàn)性好。⑤分析精度高。分析精度0.04％

～2％。⑥X射線光譜比其他發(fā)射光譜簡(jiǎn)單，易于解析，尤其是定性分析。2023/5/242023/5/24－－－－－－－－－－－－－6

⑦制樣簡(jiǎn)單，試樣形式多樣化，塊狀、粉末、糊狀、液體都可以，氣體密封在容器內(nèi)也可分析。⑧X射線熒光分析也能表面分析，測(cè)定部位是0.1mm深以上的表面層，可以用于表面層狀態(tài)、鍍層、薄膜成分或膜厚的測(cè)定。能有效地用于測(cè)定膜的厚度(10層)和組成（幾十種元素）。⑨能在250μm或3mm范圍內(nèi)進(jìn)行定位分析，面掃描成像分析；具有在低倍率定性、定量分析（帶標(biāo)樣）物質(zhì)成分。

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2)缺點(diǎn)：①由于X射線熒光光譜分析是一種相對(duì)的比較分析，定量分析需要標(biāo)樣對(duì)比，而且標(biāo)樣的組分與被測(cè)樣的組分要差不多。②原子序數(shù)低的元素，其檢出限及測(cè)定誤差一般都比原子序數(shù)高的元素差；對(duì)于超輕元素(H、Li、Be)，目前還不能直接進(jìn)行分析。③檢測(cè)限不夠低，>1

μg.g-1

④儀器相對(duì)成本高，普及率低。2023/5/24－－－－－－－－－－－－－8

XRF新技術(shù)的發(fā)展如：1.新型探測(cè)器：Si－PIN和硅漂移探測(cè)器、電耦合陣列探測(cè)器（CCD）、及四葉花瓣型（低能量Ge）探測(cè)器。2.聚束毛細(xì)管新光源的應(yīng)用：它可更好的提供無損、原位、微區(qū)分析數(shù)據(jù)和多維信息；同步輻射光源的應(yīng)用。

3.儀器的小型化：全反射型，多晶高分辨型

XRF分析在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用1.在生物、生命及環(huán)境領(lǐng)域2.在材料及毒性物品監(jiān)測(cè)、檢測(cè)中的應(yīng)用2023/5/24－－－－－－－－－－－－－9

環(huán)境、生物、醫(yī)藥大氣顆粒物樣品中主量和痕量元素的測(cè)定貧血患者頭發(fā)與末稍血中鐵國(guó)內(nèi)的應(yīng)用2023/5/24－－－－－－－－－－－－－10材料及生產(chǎn)流程分析鋁硅質(zhì)耐火材料中MgNaFeMnTiSiCaKPAl等元素分析鋁硅酸鉛鉍玻璃中Al、Bi、Cd、Mg、Na、Nb、Ni、Pb、W和Si的氧化物分析2023/5/24－－－－－－－－－－－－－11地質(zhì)和礦產(chǎn)阿西金礦床流體成礦的元素地球化學(xué)界面及X熒光測(cè)量識(shí)別地質(zhì)物料中30多個(gè)主次痕量元素快速測(cè)定考古和首飾古青銅錢幣中鉛銅錫的測(cè)定珍貴郵票的快速鑒定銀首飾Ag的分析2023/5/24－－－－－－－－－－－－－12國(guó)外的應(yīng)用：德國(guó)UEhrke,評(píng)估旋壓成形的晶片的沾污情況意大利LBonnizzoni,以粉末懸浮液的全反射X射線熒光譜分析為基礎(chǔ)、鑒定古代陶瓷匈牙利AAuita,應(yīng)用同步輻射－全反射X射線熒光譜技術(shù)、分析與航空港有關(guān)的氣溶膠中的痕量元素巴西SMoreira,研究樹木物種作為環(huán)境污染的生物指示劑德國(guó)MMages,斑馬魚(一種有似斑馬條紋的胎生觀賞魚)的魚蛋受V、Zn與Cd污日本THirari,分析具有硅酸鉿沉積物的硅晶片上的痕量金屬;美國(guó)BMe2ridith,鑒定硅鍺薄膜的厚度及其化學(xué)組成;巴西RCBarroso,研究人骨(健康者與患病者)中元素組成的變動(dòng);13

X射線熒光分析原理

當(dāng)樣品中元素的原子受到高能X射線照射時(shí),即發(fā)射出具有一定特征的X射線譜,特征譜線的波長(zhǎng)只與元素的原子序數(shù)(Z)有關(guān),而與激發(fā)X射線的能量無關(guān)。譜線的強(qiáng)度和元素含量的多少有關(guān),所以測(cè)定譜線的波長(zhǎng),就可知道試樣中包含什么元素,測(cè)定譜線的強(qiáng)度,就可知道該元素的含量。

這其中主要涉及到X射線與物質(zhì)的相互作用，既X射線、吸收和散射三種現(xiàn)象。第一節(jié)X射線的物理性質(zhì)

6.1.1X射線與X射線光譜

1)X射線：1895年德國(guó)物理學(xué)家倫琴（W.C.Roentgen）研究陰極射線管時(shí)，發(fā)現(xiàn)管的陰極能放出一種有穿透力的，肉眼看不見的射線；由于它的本質(zhì)在當(dāng)時(shí)是一個(gè)"未知數(shù)"，所以取名X射線。X射線和可見光一樣屬于電磁輻射，但其波長(zhǎng)比可見光短得多，在10-3～50

nm。

通常能量范圍在0.1～100kev的光子。

。

對(duì)于X射線熒光光譜分析者來說，最感興趣的是：波長(zhǎng)在0.01—24nm之間的X射線。

(1?=0.1nm=10-10m，是一種非系統(tǒng)單位，在X射線光譜分析中X射線的波長(zhǎng)都用?為單位)。X射線可分為：超硬(<0.l?)

硬(0.1～1?)

軟(1～10?)

超軟(>10?)X射線。

X射線也是一種光子，它具有粒子—波動(dòng)雙重性。X射線緩度量乎單位團(tuán)：在X射線蝴測(cè)量洞中常形用到逃三個(gè)耳參數(shù)宰：波易長(zhǎng)、那能量描和強(qiáng)欠度。波長(zhǎng)萬：用符排號(hào)λ表示巷，它醋的單違位用?。如檔果用凳其它乘長(zhǎng)度修單位鑰，一鉗定要煎有腳銀標(biāo)，絞如λn喉m、λm椒m。頻率:用符決號(hào)ν表示刪，ν=謹(jǐn)C／λ，單礎(chǔ)位為仁赫茲(H美z)，在X射線致光譜逗分析初中不牧常用簡(jiǎn)頻率因這個(gè)帽物理喉量。能量疤：就是番一個(gè)第光子脊所具表有的慣能量本，用厭符號(hào)E表示肺，它昏的單樂位用爭(zhēng)電子粉伏特(e隨V)或千蔬電子粉伏特(K晉eV微)。能螞量與愈波長(zhǎng)助的關(guān)陶系式染為：E=鞏hC／λe(6卷—1齒)(6征—2答)(e哪V)強(qiáng)度因：在物洽理學(xué)搬中規(guī)你定，縱以單采位時(shí)匠間內(nèi)撇通過宵單位梁面積(垂直碧于射延線方津向)的光本子總石能量附表示控光的倍強(qiáng)度革，用桶符號(hào)I表示呢。在X射線理光譜坡分析邪中X射線懷的強(qiáng)樸度定橋義為拔單位承時(shí)間羨內(nèi)探罵測(cè)器蓮接收譯到的寧光子輛數(shù)，付單位敏用cp嫂s(謙Co絨un娛t席Pa與rt頓ic擦le／Se員co巧nd遠(yuǎn))或Kc搏ps表示肢。2)蠢X射線擦光譜者：所有授的光斬按一貢定的樂規(guī)律(波長(zhǎng)償或能涼量)排列排成譜翠，稱球?yàn)楣飧糇V。X射線癥光譜枝分為連續(xù)奔光譜慘和特您征光獸譜兩類您。①連病續(xù)光借譜連續(xù)X射線炸光譜雕是由弊某一辦最短憶波長(zhǎng)(短波多限)開始飼的波傾長(zhǎng)具嶄有連纖續(xù)分條布的X射線捐譜組陣成。

Iλ0產(chǎn)生暫的機(jī)傻理：連續(xù)縣光譜陽是由悼高能赤的帶枝電粒級(jí)子撞無擊金放屬靶鄙面時(shí)呆受到例靶原段子核鐵的庫(kù)精侖力跨作用薦，突敗然改恒變速倆度而梢產(chǎn)生貓的電孤磁輻播射。毒由于亭在撞腹擊時(shí)聽，有同的帶牌電粒急子在旺一次朗碰撞現(xiàn)中損階失全摸部能造量，頃有的娃帶電柏粒子教同靶擾發(fā)生姻多次飲碰撞與逐步辦損失峽其能和量，錦直到還完全府喪失滔為止井，從壇而產(chǎn)說生波較長(zhǎng)具堡有連員續(xù)分武布的戚電磁擋波。瞞因此跨，它晉也稱岸為軔致五輻射臉、白耗色X射線貞或多知色X射線誓。短波描限：設(shè)高譽(yù)速運(yùn)朋動(dòng)的亭帶電竟粒子(如電迷子)的能汁量為eV，如雁果與聞靶面芳一次循碰撞巷后全罷部損達(dá)失能嗓量產(chǎn)友生X射線清，這型種X射線題光子革具有憶的能歪量為施最大是，即傍波長(zhǎng)什最短閃，也利就是急連續(xù)雜光譜傻中的短波酸限（λ0）。短波懲限波溉長(zhǎng)跟壟靶物掩質(zhì)的堆種類樹無關(guān)戀，僅婚取決搭于電經(jīng)子加私速電質(zhì)壓（V）的茄大小村。叛短波植限波撈長(zhǎng)與污加速替電壓V的關(guān)公系如衡下：e·協(xié)V=慚hνma崖x=h予C／λ0，冊(cè)∴λ0=h耍C／e旨V干(裁6－3)若V以伏平特為峽單位鹿，λ0以nm為單飽位，萬則：λ0=（1.號(hào)23過98／V）(n殲m)西(續(xù)6－4)一般吸來說幣，帶氏電粒懶子并繭非碰槳撞一全次就州喪失對(duì)全部包能量嬌，而烏是碰凝撞多繭次才奔逐步白喪失槐能量登，每飼碰撞寶一次界，帶始電?？拮觾H訴釋放唇部分痰能量鑼；所蝦以實(shí)沒際過趣程中哪產(chǎn)生湊的X射線岔光子法能量衣比hνma血x小，申也就涂是波梨長(zhǎng)要裳比λ0長(zhǎng)。

連續(xù)從光譜斜具有墨如下排特征比：a.連續(xù)未光譜斯的總梯強(qiáng)度狹為I=奸A疤i閥Z碧V2(6脂—5窄)式中A為比纏例常屬數(shù)，i為電藥子束紀(jì)的電葡流強(qiáng)狠度，Z為靶身元素此（陽斥極材牛料）熊的原蒙子序逢數(shù)，V為電臺(tái)子的岔加速刃電壓未，I與它期們成伯正比澤。b.短波準(zhǔn)限僅銹與加牙速電明壓有圣關(guān)，室與電族流和殊靶材睬無關(guān)虛。要置得到錘高能叛量的X射線蘇光子計(jì)只有蜂通過待增加意加速圣電壓接來實(shí)咸現(xiàn)。c.連續(xù)銹光譜貢的最大呈強(qiáng)度窄處的食波長(zhǎng)約在3／2短波柔限位貓置附薄近，薄與短般波限松一樣旦僅與裕加速知電壓毯有關(guān)持。圖1電子圣束的奏電流帖強(qiáng)度類、加悔速電愁壓和位靶原叼子序協(xié)數(shù)王對(duì)X射線請(qǐng)連續(xù)貧譜的陜影響▲當(dāng)負(fù)增加從電流i時(shí)，結(jié)短波餃限λ0和最腿大強(qiáng)財(cái)度處僑的波耳長(zhǎng)λma椅x不變蟻，但獨(dú)最大稻強(qiáng)度近增大阻；▲當(dāng)仿加速派電壓V增加隨時(shí)，首最大錄強(qiáng)度像處的席波長(zhǎng)喚向短勢(shì)波方球向移鴿動(dòng)，獎(jiǎng)最大遍強(qiáng)度鞭也增義大；▲在肌加速旱電壓吐和電互流不旱變的庫(kù)情況咳下，銳用大Z的靶倡材時(shí)挨，短予波限極和最援大強(qiáng)他度處甚的波糟長(zhǎng)不繩變，錘最大免強(qiáng)度事增大浸。d.連續(xù)享光譜妖的強(qiáng)眠度分予布經(jīng)蔑驗(yàn)公濫式為灶：式中k為常濃數(shù)。圓寫成莖能量攻的形市式：在X射線瞎熒光百光譜貢分折貢中連郵續(xù)光茄譜主于要用逗作激敬發(fā)源厘，這再是由膠于它些的強(qiáng)葵度存鄉(xiāng)豐在著液連續(xù)其分布虎的形辦式，璃因而次對(duì)于臂周期咱表上皇所有夕元素測(cè)的各布個(gè)譜幣系的杏激發(fā)眨具有飄最普席遍的箱適應(yīng)料性。(6－6)②特征夜光譜(單色X射線)：特征營(yíng)光譜隔是若誓干具宋有一撈定波萄長(zhǎng)而冠不連傷續(xù)的鉆線狀駐光譜挺，亦善稱標(biāo)瘡識(shí)光貓譜或救單色X射線咬。它是驗(yàn)當(dāng)原選子的化內(nèi)層享電子竟出現(xiàn)讓空位咐而外辨層電木子來裹填充溝時(shí)所曠發(fā)射膚出來馬的X射線泥。碰撞可→躍伸遷↑好(高伴)飄→空罪穴→爽躍遷泄↓(晶低)根據(jù)頌玻爾杜的理窄論，夫在原依子中補(bǔ)發(fā)生猶這樣壁的電蝕子躍聚遷的活同時(shí)腸，將險(xiǎn)輻射栗出帶交有一密定波黃長(zhǎng)(或能千量)的譜福線來慢，這滑譜線勿就是疏該原免子的玩特征X射線幸，稱森為二次X射線沖，或此稱為X射線吃熒光銜（XR術(shù)F－X-退Ra殿y奸Fl南uo辯re花sc晌en筐ce）；在X射線概熒光斤光譜貝分析刃中，灑一般蠟都用羨高能由的X射線薄照射錄物質(zhì)夸而產(chǎn)倆生的培，用窗于照祥射物似質(zhì)的X射線翅稱為藏初級(jí)X射線匆，也貌叫原袖級(jí)X射線衰或一常次X射線押。特征X射線圍具有命的特辟點(diǎn)：a.由于員各元級(jí)素原熔子的托能級(jí)俊差是隨不一鈔樣的制，而羅同種弊元素滅的原鵝子的刑能級(jí)展差是御一樣嚇的，岸對(duì)于疑同一則元素胖的原劉子發(fā)壁射出被來的X射線濃的波長(zhǎng)呼或能退量是固有定的游。所再以從撓原子垃中發(fā)惹射出犯來的X射線午就是遲某種刺元素速的“服指紋錄”。珍故稱在為特征見光譜設(shè)。特征濫光譜每分為K、L、M…等譜將系。當(dāng)原竭子內(nèi)K層電獸子被遇打掉膨，外種層電勇子躍標(biāo)遷到K層輻斯射出允的X射線津稱為K系特寬征X射線；L層電蹤蝶子被拴打掉陡，外褲層電劣子躍勤遷到L層輻么射出拳的X射線是稱為L(zhǎng)系特耕征X射線；同算樣，M層電幻玉子被懼打掉捆，外辯層電脆子躍塌遷M層輻糊射出熄的X射線報(bào)稱為M系特雖征X射線；……。由于劈燕原子完內(nèi)層爬出現(xiàn)?？瘴稽h時(shí)，拍可以勇從不皂同的冒外層歲電子供躍遷翅到內(nèi)邪層，擱輻射X射線陷的波呢長(zhǎng)(或能頌量)是不見一樣祝的，基所以附每一逗個(gè)譜粉系又唇由若攏干譜雁線所潛組成告。例畜如K系中雪有Kα疏1、Kα隱2、Kβ虎1…姐…等譜書線。但是灰并不團(tuán)是所雪有的統(tǒng)外層誤電子丟都可掌以躍挪遷到相內(nèi)層催產(chǎn)生X射線絕，電然子躍潮遷是那遵守欠選擇肺定則療的。b.20點(diǎn)23革/5招/1攝8－－諒－－兵－－蝕－－除－－軋－－生－29表6—窯1油K系培譜抽線譜線名稱Kα1Kα2Kβ1Kβ3Kβ2電子躍遷能級(jí)LIII→KLII→KMIII→KMII→KNII及NIII→K相對(duì)強(qiáng)度1005020

5表6—形2路L系善譜序線譜線名稱Lα1Lα2Lβ1Lβ2Lβ3Lβ4Lγ1電子躍遷能級(jí)MV→LIIIMIV→LIIIMIV→LIINV→LIIMIII→LIMII→LINIV→LII相對(duì)強(qiáng)度1001050206410各種汁特征微譜線腐的波末長(zhǎng)大趁小決霜定于常原子遠(yuǎn)內(nèi)部妄產(chǎn)生挨該譜鋤線電把子躍城遷的望始態(tài)足能級(jí)即與終嚴(yán)態(tài)能裝級(jí)，深按照悉普朗言克和想愛因真斯坦斧的理墓論，糾其能境量的巡壽一般張表達(dá)縫式為紀(jì)：即得柔特征替譜線故的波旦長(zhǎng)為磁：例如Kα1線，獄電子申從LII之I層躍仔遷到K層，似其波其長(zhǎng)為應(yīng)：同樣虎可計(jì)編算Kα2、Kβl、Lα1、……等譜撤線波絲式長(zhǎng)。(6幸—7屯)(6偷—8遮)c.要產(chǎn)抹生K系譜襖線，貨必須嚼將原圓子中K層電生子打更掉，卵并且富轟擊傾的粒撫子必志須具北有比K層電呀子逸丈出所問作的仇功WK大。減如果另轟擊束粒子尖是電輛子，翁它的忌加速鉛電壓龍為（V），準(zhǔn)電子銜所具武有的坡動(dòng)能崇為（eVK），剛抽好等耍于K層電潮子逸倒出原落子所寒需的苦能量其。則式中hν冬k為高鄰速電慘子能倚量全牽部轉(zhuǎn)蜻化為X射線柜光子育的能戶量，VK為激虛發(fā)K系X射線腥所需鵲施加侵的最愿低電棵壓，溜稱為鏟臨界宏激發(fā)椒電壓煤。也就冠是說骨要激賓發(fā)K系X射線無，加域速電捕子所方需電摩壓V必須程大于沃等于VK，否蠟則是棵激發(fā)甘不出K系X射線刪的，λK稱為最激發(fā)徐限波嶄長(zhǎng)。∴(伏)劉(6夢(mèng)—9陜)同樣戰(zhàn)，有刑一個(gè)L系臨瘦界激移發(fā)電篩壓VL。要激毒發(fā)L系X射線罩，加懶速電神子所揪需電援壓V必須疏大于劫等于VL。由咸于原版子內(nèi)換部電掉子愈持靠近響原子腿核，輝與核艇聯(lián)系仗愈緊良密，樹因此洗激發(fā)K系X射線戲的電贏子所它需的鑰加速獅電壓夏要比L系高凈，同賓樣L系比M系高袍。對(duì)于拾同是K層電長(zhǎng)子，御當(dāng)Z愈大禁，則材原子四核對(duì)K層電資子聯(lián)上系也練愈緊捷密，斧激發(fā)K系X射線踏的電曠子所宿需的臉加速籮電壓婦也愈也高，L、M系也竭是一閉樣。特征X射線齒的強(qiáng)術(shù)度與蝴激發(fā)隔它的渣高能閉電子嘉束的嫂電流i和加斗速電隱壓V有關(guān)散，對(duì)脅于K系譜妹線的購(gòu)強(qiáng)度IK為：式中C為常沒數(shù)，n也是續(xù)常數(shù)養(yǎng)，n≈針l.紡5～1.郵7，VK為臨雞界激執(zhí)發(fā)電檔壓，一般V是VK的3～5倍。(6蹈—1急0)使物痛質(zhì)產(chǎn)揚(yáng)生特熟征X射線梁光譜蘆的方售法除汽了用次高能鬧帶電嫩粒子戰(zhàn)轟擊晝外，其還有耀很多斧其它毅方法像，見舒圖（6－2）(A懶)初級(jí)辨（電通子）角激發(fā)致；（B）二債次（X射線拍或γ射線鐘）激拴發(fā)；（C）γ內(nèi)轉(zhuǎn)吸換；（D）β內(nèi)轉(zhuǎn)病換；（E）軌虧道電混子俘施獲。圖6—演2(兄a)特征X射線化光譜幼產(chǎn)生配方式圖6—蜘2(眉b)特征X射線屋光譜對(duì)產(chǎn)生氣方式d.Mo粗se蕉ly定律19仔13年英賀國(guó)物修理學(xué)盞家Mo篩se頂ly首先雜發(fā)現(xiàn)意，特危征X射線捎的波造長(zhǎng)(或能伸量)與原蒸子序蹦數(shù)（Z）有佩關(guān)，詳并且險(xiǎn)隨著敗元素婆的原行子序抹數(shù)的洗增加奮，特世征X射線纖有規(guī)范律地泥向波砌長(zhǎng)變汪短方群向移有動(dòng)，痰根據(jù)伴這一嬌規(guī)律翁建立其了Mo綁se配ly定律交：即景元素密的X射線則特征鳥波長(zhǎng)將倒數(shù)倡的平順方根項(xiàng)與原揀子序惱數(shù)成撤正比匙。式中R為里肝德伯臘常數(shù)(R抹=1惰.0勇97貓×1顏07拜m-1)，a、K、b為常勵(lì)數(shù)隨街不同寧的譜沒系而少確定模，在Kα系譜升線中b=役1，K=喬3／4，在Lα系譜溉線中b=濤7.陶4、K=勁5／36。Mo傾se違ly定律籌揭示健了特指征X射線勞波長(zhǎng)敗與元擁素的衰原子燭序數(shù)爬的確丘定關(guān)護(hù)系，殲奠定祖了X射線仆光譜骨定性灶分析使的基際礎(chǔ)。(6明—1斑1)6.愿1.趴2俄歇無效應(yīng)頭、熒坊光產(chǎn)鉆額當(dāng)原撓子內(nèi)棕層電著子層雕出現(xiàn)殲空位誘，外療層電宮子躍累遷填腔充時(shí)炊多余印的能宏量可凡以特盞征X射線察放出扒，但翠是這足種能腿量也痰可以飯改變鞠原子怎本身褲的電測(cè)子分瓦布，良從而肅在該哪原子視內(nèi)自添己導(dǎo)保致由扮外層撞射出諒一個(gè)掌或多查個(gè)電洲子，殃這種雀現(xiàn)象揭叫做俄歇軍效應(yīng)，由館外層殲射出旦的電曲子稱臥為俄歇碑電子誕。俄歇救效應(yīng)豬的一較個(gè)重爺要結(jié)脾果是屋：由勇于一圣部分咸高能不粒子溜被原司子吸頃收后飽產(chǎn)生怨俄歇資電子廉，從每而使獸原子看中產(chǎn)廳生的緩特征X射線旱實(shí)際疏數(shù)目正要比抬原子包內(nèi)層漏電子頁(yè)層出舅現(xiàn)空污位數(shù)豎少。因此赤，原太子中蘭某一康內(nèi)層q出現(xiàn)蜓一個(gè)蘇電子俯空位徒后產(chǎn)付生相譽(yù)應(yīng)的q系X射線夠熒光諷的幾科率，赴叫做雖熒光破產(chǎn)額熔，用收符號(hào)Wq表示悅，顯媽然Wq掀<1。所謂K系熒沸光產(chǎn)勝額就化是單逮位時(shí)駱間內(nèi)便發(fā)出修的所晶有K系譜證線的梢光子位數(shù)NK與同兩時(shí)間總內(nèi)產(chǎn)捧生的K層電惜子空矮位數(shù)N之比逃。即(6包—1雪2)6.晌1.啄3明X射線狠的吸撞收X射線緩照射系到物瓶體上撞，一興部分饑被物腥體散黎射，兄一部纏分被撫物體聯(lián)吸收董，一伏部分炮透過討物體參。1)質(zhì)量今吸收醉系數(shù)離：一哀束X射線催原來賴的強(qiáng)片度為I0，通貧過一自厚度滑為t的物廢體后滑，由混于物符體的栗吸收瓣和散府射使耀強(qiáng)度候衰減北為I，強(qiáng)慣度的最衰減dI與入致射X射線備的強(qiáng)吹度I和物唇體的伶厚度dt成正營(yíng)比，懲其關(guān)油系式凡為：dI黃=宅-μlId追t(6－15愿)式中泳比例謙常數(shù)μl叫做攜線性貿(mào)衰減舉系數(shù)庫(kù)，它霧是由輕物體健的密墊度和綿入射到線的廊波長(zhǎng)仰所決削定。將(6霧—1匪5)式積楊分后朗得：式中I為通默過厚望度t后的X射線塑強(qiáng)度爛；I0為入手射X射線脹強(qiáng)度潤(rùn)。(6－16見)若以ρ表示喬照射具物體看材料斤的密踢度，尖則在X射線紗束的沸單位漏截面用內(nèi)材膛料的村質(zhì)量m=斥ρt，則齊式(6較—1錦6)可寫羨成：令μ=隨μl/ρ則：式中濃比例術(shù)常數(shù)μ稱為辮質(zhì)量扮衰減代系數(shù)慢，它狠也是逝與單漁位截脂面內(nèi)擠材料迷的質(zhì)泡量和帳入射攤線的候波長(zhǎng)第有關(guān)管，單鴿位為cm2.g-1。(6片—1閑7湯)由于離光的曉強(qiáng)度蛛衰減蒙有二咳個(gè)原眨因：對(duì)物體嘩的吸唐收和者散射廳。所甩以質(zhì)羞量衰付減系郵數(shù)μ可以爸寫成改兩部獨(dú)分之土和，結(jié)即μ=廣τ+猾σ(6－18愉)式中τ為質(zhì)詢量吸讓收系享數(shù)，σ為質(zhì)羞量散掏射系瀉數(shù)。酬在一鳴般的裙情況尸下，τ>慣>σ，τ≈蛙0.咳95瓶μ，因振此σ就可巷以忽儉略不剃要了悼，μ≈塞τ。因?qū)挒橘|(zhì)肺量衰壺減系面數(shù)μ比τ容易艙于在尚實(shí)驗(yàn)驅(qū)中測(cè)抹量，羅所以農(nóng)質(zhì)量著吸收打系數(shù)弊就用μ，將μ又稱日為質(zhì)鹽量吸碼收系壓數(shù)。通過物實(shí)驗(yàn)宿測(cè)定文，得械出實(shí)摧驗(yàn)公象式：式中C為常幣數(shù)，贈(zèng)指數(shù)β、α近似避于4和3，實(shí)降際上β和α的值蒜分別爆在2.果5～4.諷0和2.紛2～3.搶0的范逆圍內(nèi)尤變動(dòng)盈。質(zhì)量壺吸收店系數(shù)歇一般費(fèi)都有你表可鞠查；咐現(xiàn)在疼計(jì)算漸質(zhì)量君吸收違系數(shù)浸最接乞近實(shí)頸際測(cè)遷量的甚公式逝為:μ=村Ck目λn(6乖—2嫁0)式中箏常數(shù)C與元堪素的輪原子況序數(shù)渡有關(guān)傲，常論數(shù)k、n與譜街系有趁關(guān)。(6摔—1其9)2)吸收怎限（肉邊）鴿：從(6謎—1斤9)式可刷知，μ與Z、λ有關(guān)鬼。對(duì)凱于同掩一元較素的振即Z一定梁，μ與λ有關(guān)上，μ=兄Ck名λn。但μ與λ的關(guān)止系不格是一癢條連尸續(xù)的添曲線丟，曲倦線顯革示出順一些呈突然株的不險(xiǎn)連續(xù)挽處，水這些草突然壁的不冰連續(xù)桃處稱就為吸駱收限織。這些拿吸收榴限的經(jīng)波長(zhǎng)(λa)正好律對(duì)應(yīng)塊著原繞子各笛殼層浪或支扔層的類激發(fā)輪限的穩(wěn)波長(zhǎng)λK(即λa=λK)。對(duì)燭于K層電振子當(dāng)λ<獵λK時(shí)，承波長(zhǎng)延為λ的X射線佛具有劇足夠片的能渴量把K層電均子打禮出去呈。同驚樣對(duì)孩于L層電蚊子也門是一曾樣。與K層電卸子激拌發(fā)限蠢相應(yīng)南的吸袍收限年稱為K系吸昨收限微。與L層電駁子激芳發(fā)限雙相應(yīng)滿的吸罷收限患稱為L(zhǎng)系吸扮收限疾。又因鋼為L(zhǎng)層有不三個(gè)岔支層棕，又場(chǎng)分LI、LII、LII伶I吸收車限。M系也膛是一塘樣，M層有究五個(gè)長(zhǎng)支層纖，……。圖6—希3質(zhì)量網(wǎng)吸收啞系數(shù)壓與波辦長(zhǎng)的捆關(guān)系從圖6—訪3上可堡以看野出，反當(dāng)波銜長(zhǎng)小泊于并膛越接災(zāi)近吸復(fù)收限海波長(zhǎng)受的X射線增激發(fā)反效率麻就越脹高，霧吸收往越強(qiáng)述，μ就大恐。對(duì)艷波長(zhǎng)傷剛大都于K系吸討收限慮的X射線鐮就不愧能激短發(fā)K系了峽，只群能激餐發(fā)L系，遲但對(duì)L系來隸講它社的能項(xiàng)量大計(jì)了一仗些，揮故吸忌收率朽就小踢。這侄樣曲明線就惱出現(xiàn)遺了一定些突稈然變焰化的湖不連暗續(xù)處聯(lián)。當(dāng)λ=糊λA時(shí)。誕物質(zhì)攤吸收肆了波絨長(zhǎng)為λA的X射線娘能使脈原子倡所有肆的能極級(jí)上蹲都能事發(fā)生跡電離斬。物牙質(zhì)吸抬收的X射線燈用來雜電離K、L、M、……等層襯的電擴(kuò)子，揚(yáng)因此當(dāng)λ=寫λB時(shí)，晚物質(zhì)拳吸收窄了波協(xié)長(zhǎng)為λB的X射線妨只能夾使原幫子在LI、LII、LII鋤I……能級(jí)歌上發(fā)梁生電縱離，K能級(jí)況上不伸發(fā)生許電離爛。吸違收λB的X射線劍用來有電離LI、LII、LII宿l、MI……層電佳子，在不蘿連續(xù)紙?zhí)?，目?jī)煞N未吸收灣系數(shù)憐之比打稱為吸收爬躍變駁（r），是創(chuàng)較大酷的數(shù)碎值除棋以較設(shè)小的蓮數(shù)值姜，例牌如K吸收遠(yuǎn)限的悄吸收痛突變r(jià)K為：從圖6－3中可躲以看劑出，制在不元同的員波長(zhǎng)耐如A處進(jìn)嗽行計(jì)乖算rK值，鼓將得叼到相夾同的辟值。在某啊一特爪定波所長(zhǎng)處啞與某籍一具暴體能隆級(jí)相戰(zhàn)關(guān)的回吸收宜份數(shù)億與總釀吸收稻之比炸稱為吸收粉突變頂系數(shù)香（J）。例凈如對(duì)廊于波役長(zhǎng)A處的朵吸收薯突變耽系數(shù)JK，即K系吸行收份底數(shù)與基總吸射收之質(zhì)比為同理蹈：(6徒—2刊1)(6被—2前2)(6握—2詞3)JK表示若原子兩吸收脂了X射線回光子差后其秧中產(chǎn)供生K系的X射線優(yōu)的份柴數(shù)。不同鑄元素?zé)o的JK、JLI、JLI著I……值是蝴不一盯樣的輛，這浙些數(shù)死值也捐是通鑒過實(shí)舞驗(yàn)測(cè)閃得，像對(duì)于薪各元驚素的J、r值有域表可爭(zhēng)查。3)復(fù)雜序物質(zhì)尸的吸雄收：論任何晶化合夏物或豎混合衰物的烤質(zhì)量頭吸收裙系數(shù)卵遵守碰加權(quán)剩平均煙的簡(jiǎn)芳單規(guī)癢律（副加法來定律禽）。滲例如獻(xiàn)一種跪含有i、j、k、……等元驚素，罩重量衛(wèi)比為Mi、Mj、Mk、……物質(zhì)拴，其賽質(zhì)量至吸收劉系數(shù)肌為或以潤(rùn)重量捧百分壯比Ci、Cj、Ck、……表示狀時(shí)式中μi為i元素敏的質(zhì)貧量吸軋收系慚數(shù)。(6混—2陶4)(6豪—2綠5)6.姻1.秘4位X射線妖的散海射當(dāng)X射線篩照射比到物跑體上促時(shí)，酬一部膏分就攏要產(chǎn)轎生散梯射。X射線鋤的散圍射分?jǐn)D為相輩干散佳射(瑞利揚(yáng)－Ra擺yl錢ei槽gh散射)和非軟相干紅散射(康普奪頓－Co國(guó)mp奪to訪n散射)。1)相干讀散射：X射線概是波魄長(zhǎng)很兵短的得電磁拋波，振電磁倦波是精一種餅交變板的電縫磁場(chǎng)撿。當(dāng)田它照懇射到燭晶體爭(zhēng)上時(shí)盞，X射線備便與友晶體難中的巡壽原子掛相互艦作用觀，帶書電的蘋電子毒和原掩子核揉就跟臟隨著X射線唉電磁蜂波的巷周期孤變化天的電則磁場(chǎng)犧而振揭動(dòng)。見因原藝子核互的質(zhì)方量比敬電子取大得追多，閥原子估核的目振動(dòng)刪可忽弦略不家計(jì)，驢主要林是原巷子中舟的電鮮子跟派著一向起周行期振寬動(dòng)。計(jì)由于領(lǐng)帶電威粒子事的振林動(dòng)，圓又產(chǎn)汪生新厚的電肝磁波顛，以典球面監(jiān)波形抬式向粥四面瞎八方河射出牲，其波浙長(zhǎng)和筐位相鳳與入級(jí)射X射線興相同。又游由于橡不同礎(chǔ)的電腦子都翠發(fā)射竹電磁可波，切就構(gòu)鈴成了竄一群趣可以昏相干在的波麻源，辟這種穩(wěn)現(xiàn)象框叫做X射線除相干傭散射。這種醋相干錫散射帽的現(xiàn)到象是退討論X射線靠在晶諷體中匹產(chǎn)生令衍射念現(xiàn)象秒的物冬理基瘋礎(chǔ)。由于X射線績(jī)的散肆射是唱球面艘波向心四面判八方攤射出氣，各輸方向粗上的腫相干疏散射X射線誤強(qiáng)度IR對(duì)于領(lǐng)偏振X射線香為：式中e為電塔子電得荷，m為電柿子靜仇止質(zhì)型量，C為光傭速，R為測(cè)渾量點(diǎn)寬到電籌子的全距離蛾，θ為入熔射線嗎與散貍射方片向的脊夾角脊。相干蔥散射醉由于治受物盯質(zhì)表膀面形風(fēng)狀等饒影響初較小皇，因摸此常周被用友于樣屬品形炮態(tài)校時(shí)正，脅以在舟一定徒程度道上補(bǔ)修償形曲態(tài)、嬸粒度繡等變摸化對(duì)愉測(cè)量太結(jié)果衡的影灰響。(6布—2騾6)2)非相攔干散風(fēng)射當(dāng)X射線甩與原捐子中敢束縛墻力(結(jié)合心能)較弱際的電丙子或調(diào)自由唱電子玻發(fā)生蜂碰撞慰，電彩子被狂碰向硬一邊野，而X射線與光子灑也偏濕離了斑一個(gè)喝角度否。此夠時(shí)，X射線鹿光子蜂的一且部分腥能量好傳遞然給電逐子，鉆轉(zhuǎn)化牽為電伶子的匯動(dòng)能褲。X射線友光子裳就失延去一溉部分升能量炮，因局為E=痛hν擊=h冤C/嗚λ，X射線近光子猜碰撞活后能氣量減址小、惕頻率壓變小勸、波分長(zhǎng)變耕大。駁由于呆碰撞俱后，呼散射屑的方奴向各規(guī)光子難不一務(wù)樣，隙失去亡的能驅(qū)量各懂光子離也不結(jié)一樣仔，這捉樣它撞們的塘波長(zhǎng)直各不相相同站，兩儉個(gè)散掛射波法的位姿相之饒間沒炭有關(guān)帆系，繼因此拆不能肺造成革干涉垂作用說，故總這種境散射銀稱為非相餡干散隆射。圖6—奔4址X射線劇非相未干(康普引頓)散射)入射X射線疏的能界量：E1=夜mXC2=蒼hν1，則mX=入射X射線恢的動(dòng)什量：散射X射線膨的能卷量：E2=h哥ν2；動(dòng)量禾：速度端為U的電碌子質(zhì)五量為m，根據(jù)紐奉量子哀論的沃觀點(diǎn)谷，電子趴的動(dòng)乒能為治：動(dòng)量閘為：根據(jù)渡能量鳴守恒愚定律靠：根據(jù)報(bào)動(dòng)量疏守恒扣定律入射X射線寄方向擔(dān)：垂直鹿于入誰射X射線舞方向動(dòng)量籃之和掛為零綢：式中嗎有四扒個(gè)未粗知數(shù)止：ν2、θ、φ和U。三嘴個(gè)方共程可菌以消莊去兩康個(gè)未殃知數(shù)φ和U得：ν2加=①②③(6公—2麗8)換算獅成波掉長(zhǎng)λ2們=則Δλ研=λ況2-啞λ1＝從(6－29獨(dú))式得圖知，灑波長(zhǎng)和的變第化僅拜與散屠射角θ有關(guān)峽。令則Δλ碌=0辦.0裳24帳3(久1-公co挺sθ泳)誼(?豆)當(dāng)θ=籌π/瞎2時(shí)Δλ屈=0朝.0渴24洪3?θ=四0時(shí)Δλ熔=0θ=故π時(shí)Δλma濕x=0銜.0睛48嚴(yán)6鈔?。一般X射線嫁熒光導(dǎo)光譜菜儀的θ角為π/懶2，即絨入射X射線佩的軸陳與準(zhǔn)栽直器離的軸爽垂直謙。(6－29免)0.促02取43趙?在能越量色褲散系徑統(tǒng)中淹，康礎(chǔ)普頓即位移涂為：式中E1、E2是入顆射和臂散射X射線過的能侄量，兵單位秒是ke調(diào)V(千電藝子伏伯特)即得20谷23平/5房誠(chéng)/1款83)非相盈干與蓋相干矮散射挖的相悼對(duì)強(qiáng)逼度非相屑干與慈相干暑散射峽線的廁產(chǎn)生賤機(jī)理絨是不慰同的歉，其獅相對(duì)稅強(qiáng)度蕩亦隨恩入射X射線代的波箱長(zhǎng)、油散射陸角θ、以春及散窮射體柳的原巖子序息數(shù)有孔關(guān)。非相泡干散偵射線細(xì)的強(qiáng)夸度Ic與相撥干散肥射線這的強(qiáng)賢度IR之比回，與λ、θ、Z的關(guān)霧系一涌般為西：式中?。λq為q能級(jí)四吸收泊限波紹長(zhǎng)，井與Z有關(guān)巨。例如質(zhì)：散誤射體夠銅的MI系吸鐮收限它波長(zhǎng)撫，λq饅Cu您=9途1.揉68墾5待?則：(6喉—3差1)20類23常/5象/1予8這時(shí)柔非相泛干散幟射的鄙強(qiáng)度選是相裝干散猜射的烤強(qiáng)度勢(shì)近似吹于2倍。又例暗如散霸射體怖銅MI楚V系吸扔收限丈波長(zhǎng)豪為λq冰Cu學(xué)=7蘿93宣.4跪98妙?，λ=鐵1婚?，θ=蒜π／2，則就是張說，欺這時(shí)拆散射愛幾乎切是非共相干貧的。但對(duì)武于K系，皇散射挎幾乎高都是海相干坊的。非相敏干散窯射與么相干千散射壞強(qiáng)度甜比隨掠物質(zhì)憶的原榴子序像數(shù)增衫加而蒼降低轟。物暮質(zhì)組突成元慰素的迫原子日序數(shù)畢越低洞時(shí)，扭非相利干散傅射作軌用越茂強(qiáng)。雅故輕面元素武會(huì)產(chǎn)歡生非殼常強(qiáng)皆的Co壘mp距to系n峰，管甚至捐掩蓋饒待測(cè)類元素猜的有今用信豈息。6.朽1.僵5厚X射線部的衍銷射相干渡散射關(guān)與光碰干涉結(jié)現(xiàn)象瓶相互疊作用紫的結(jié)識(shí)果可錄產(chǎn)生X射線含的衍敗射（XR閘D）。X射線祝衍射擔(dān)與晶糧格排去列有誰密切砌相關(guān)鐮，可級(jí)用于區(qū)研究引物質(zhì)駱的結(jié)嘆構(gòu)。晶體擺是原河子呈疼現(xiàn)周丈期性武無限餡排列滋的三買維空纏間點(diǎn)卷陣結(jié)似構(gòu)，盟而且玻點(diǎn)陣云的周抵期(面間洪距)與X射線鍛的波食長(zhǎng)很沖相近數(shù)，它顆們的淡大小勁是同表一數(shù)涉量級(jí)(?握)的，罵因此畝晶體置可以略作為X射線痰的衍瘋射光夠柵。舅當(dāng)X射線哪射到夏晶體勝上時(shí)睛，晶榜體就海起了飛光柵填的作夸用，甲使X射線讓產(chǎn)生塵的相圾干散頌射線畫發(fā)生像干涉慰，干天涉的暈結(jié)果卡使散零射的假?gòu)?qiáng)度場(chǎng)增強(qiáng)肆或減烏弱。份干