近代物理之X射線.pptx

1、,X射線應(yīng)用小探討,組員：李春、魯興林、何俊強(qiáng),一、X射線的發(fā)現(xiàn)及特征,1、 X射線的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展 2、 X射線的特征 3、 X射線的應(yīng)用領(lǐng)域,1、X射線的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展,世界第一張X光照片倫琴夫人手骨,威廉康拉德倫琴,1909年，巴克拉（Barkla) 發(fā)現(xiàn)，X射線與產(chǎn)生X射線的物質(zhì)（靶）的原子序數(shù)（Z）有關(guān)，由此發(fā)現(xiàn)了標(biāo)識(shí)X射線，并認(rèn)為此X射線是原子內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生。 19081909年，德國(guó)物理學(xué)家Walte.Pohl，將X射線照金屬（相當(dāng)于光柵），產(chǎn)生了干涉條紋。 1910年，Ewald發(fā)現(xiàn)新散射現(xiàn)象，勞埃由此得出：散射間距（即原子間距）近似于1數(shù)量級(jí)。 1912年，勞埃提出非凡預(yù)言：X射線

2、照射晶體時(shí)，將產(chǎn)生衍射。隨后，為解釋衍射圖象，提出了勞埃方程； 1913年，布拉格父子導(dǎo)出了簡(jiǎn)單實(shí)用的布拉格方程； 隨后，厄瓦爾德把衍射變成了圖解的形式：厄瓦爾德圖解； 19131914年，莫塞萊定律的發(fā)現(xiàn)，并最終發(fā)展成為X射線光譜分析及X射線熒光分析。 1916年開(kāi)始應(yīng)用X射線粉晶方法，1924年建立 X射線物相分析方法。,X射線的本質(zhì)及產(chǎn)生,X射線的本質(zhì)： X射線(倫琴射線) 是一種電磁波，波長(zhǎng)0.01-100 (用于晶體分析的X射線波長(zhǎng)介于0.5-2.3 ），可見(jiàn)光的波長(zhǎng)大致在3900-7700 之間，故X線的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光的短得多。 包括可見(jiàn)光和X射線在內(nèi)的所有電磁輻射都具有波粒二象性波

3、動(dòng)性和粒子性的雙重性質(zhì)，既可看成是一種波動(dòng)，具有一定波長(zhǎng)和頻率，又可看成是一種以光速c運(yùn)動(dòng)的粒子集團(tuán)光子（量子）流，每個(gè)光子都具有一定的能量，即： =h=hc/,X射線的產(chǎn)生： 高速運(yùn)動(dòng)著的電子突然被阻止時(shí)，伴隨著電子動(dòng)能的消失或轉(zhuǎn)化，會(huì)產(chǎn)生X射線。因此，要獲得X射線，必須滿足以下條件：產(chǎn)生并發(fā)射自由電子的電子源，如加熱鎢絲發(fā)射熱電子（電流3-4安培）；在真空中（一般為10-6mmHg），使電子作定向的高速運(yùn)動(dòng)；在高速電子流的運(yùn)動(dòng)路程上設(shè)置一障礙物（陽(yáng)極靶），使高速運(yùn)動(dòng)的電子突然受阻而停止下來(lái)。這樣，靶面上就會(huì)發(fā)射出X射線。 X光管工作原理：高速運(yùn)動(dòng)的電子與物體發(fā)生碰撞時(shí)，發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，電子的

4、運(yùn)動(dòng)受阻失去動(dòng)能，其中一小部分（1%左右）能量轉(zhuǎn)變?yōu)閄射線的能量產(chǎn)生X射線，絕大部分能量轉(zhuǎn)變成熱能使物體（靶）溫度升高。,X射線管：管壓10-6mm汞柱, ，高壓30-50KV。,2、 X射線的特征,（1）肉眼看不到，但能使某些物質(zhì)（鉑氰化鋇）發(fā)出可見(jiàn)熒光；具有感光性，使照相底片感光；具激發(fā)本領(lǐng)，使氣體電離； （2）具有強(qiáng)穿透性，即能透過(guò)可見(jiàn)光不能透過(guò)的物體； （3）具直射性，在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)，通過(guò)物體時(shí)無(wú)反射、折射現(xiàn)象，通過(guò)普通光柵不引起衍射； （4）對(duì)生物具有很厲害的生理作用，可殺死白細(xì)胞。,3、 X射線的應(yīng)用領(lǐng)域,1、 X射線物相分析法作為一種有效的分析手段，在地質(zhì)、土壤、冶金、石油

5、、化工、高分子物質(zhì)、藥物、建材、陶瓷及紡織、食品工業(yè)等許多領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。 2、我國(guó)在二十世紀(jì)三十年代開(kāi)始使用醫(yī)用X射線。,二、X射線的應(yīng)用,1、X射線透視技術(shù) 2、X射線在礦物鑒定上的應(yīng)用,1、X射線透視技術(shù),依據(jù)：X射線能透過(guò)可見(jiàn)光不能透過(guò)的物體，且隨物質(zhì)密度的不同，X射線所能透過(guò)的程度也不同。目前廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和機(jī)械的無(wú)損探傷等工藝上。 特點(diǎn)：波長(zhǎng)短（0.01），能量大為硬射線，它穿透物質(zhì)的能力強(qiáng)，相對(duì)而言不易被人體組織所吸收。,電子計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù),英文全稱(chēng)：electronic computer X-ray tomography technique CT是一種功能齊全的

6、病情探測(cè)儀器，它是電子計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)。 CT的工作程序是這樣的：它根據(jù)人體不同組織對(duì)X線的吸收與透過(guò)率的不同，應(yīng)用靈敏度極高的儀器對(duì)人體進(jìn)行測(cè)量，然后將測(cè)量所獲取的數(shù)據(jù)輸入電子計(jì)算機(jī)，電子計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，就可攝下人體被檢查部位的斷面或立體的圖像，發(fā)現(xiàn)體內(nèi)任何部位的細(xì)小病變。,CT機(jī),A,B,C,A. 腦部圖片 B. 這個(gè)人很慘，正在做CT C. 發(fā)炎的骨骼關(guān)節(jié),頸部淋巴轉(zhuǎn)移CT圖,2、X射線在礦物鑒定上的應(yīng)用,注意，注意， 這是重點(diǎn) 精彩現(xiàn)在開(kāi)始！,物相分析的基本原理,理論依據(jù) 任何一種結(jié)晶物質(zhì)都具有特定的晶體結(jié)構(gòu)，在一定波長(zhǎng)的X射線照射下，每種晶體物質(zhì)都給出自己特有的衍

7、射花樣。 不可能存在化學(xué)成分和衍射花樣完全相同的兩種不同物質(zhì)。由不同物質(zhì)組成的混合物的衍射花樣是混合物中各物相衍射花樣的機(jī)械疊加。 物相分析是針對(duì)結(jié)晶物質(zhì)而言的。,射入晶體后產(chǎn)生的現(xiàn)象,二次射線 （1）相干散射（古典散射） 入射X射線使晶體中電子振動(dòng)產(chǎn)生的二次射線，與入射X射線的波長(zhǎng)相等，結(jié)構(gòu)分析采用。 （2）不相干散射（量子散射或康普頓散射） 入射X射線的光子與原子外層電子相碰，將一部分能量傳給電子，電子以一定能量飛出原子之外。其波長(zhǎng)比入射X射線的波長(zhǎng)要長(zhǎng)些。 （3）熒光散射（特征散射） 入射X射線激發(fā)了晶體原子中電子而產(chǎn)生的二次射線，其波長(zhǎng)隨晶體中原子種類(lèi)而異。是X射線熒光光譜定性、定量分析的基礎(chǔ)，可測(cè)礦物中Zr, Hf, Th, U等的含量，但在結(jié)構(gòu)中，只產(chǎn)生不希望的背景。,反沖電子：具有一定能量的入射光子，與物質(zhì)內(nèi)部束縛很松的電子(自由電子)碰撞后，丟失一部分能量并沿一定角度散射。獲得能量的電子便與入射光子方向成一定角度方向運(yùn)動(dòng)，該電子稱(chēng)為康普頓電子。,光電子：光