1.X射线的产生与本质

第一章 X射线的产 生与本质

1-1 X射线的本质； 1-2 X射线的产生； 1-3 X射线谱； 1-4 X射线与物质相互作用； 1-5 X射线的探测与防护；

1-1 X射线的本质 X射线的本质是电 (1)波动性; (2)粒子性。 相关习题：

磁辐射，具有波 粒二像性。

电磁波谱

波动性 X射线的波长范围：

0.01~100 Å

表现形式：用晶体作衍射光栅观

察到了X射线的衍射现象，即证 明了X射线的波动性。

硬X射线：波长较短的硬X射线能量较高，穿透 性较强，适用于金属部件的无损探伤及金属物 相分析。 软X射线：波长较长的软X射线能量较低，穿透 性弱，可用于非金属材料的分析。 X射线波长的度量单位常用埃(Å)或晶体学单 位(kX)表示；通用的国际计量单位中用纳米 ( nm) 表 示 ， 它 们 之 间 的 换 算 关 系 为 ： 1nm=10 Å = 10 9 m 1kX=1.0020772±0.000053 Å (1973年值)。

粒子性特征表现为以光子形式辐射和吸收时具有的一 定的质量、能量和动量。 表现形式为在与物质相互作用时交换能量。如 光电效应；荧光辐射等。 X射线的频率ν、波长λ以及其光子的能量ε、动 量p之间存在如下关系： h hc

式中h——普朗克常数，等于6.625× 10 34 J.s; c——X射线的速度，等于2.998× 1010 cm/s.

p

h

1-2 X射线的产生 (1)产生原理； (2)产生条件； (3)过程演示；

(4)

X射线管； (5)其它X射线装置。

产生原理高速运动的电子与物体碰撞时，发生能量 转换，电子的运动受阻失去动能，其中一 小部分(1%左右)能量转变为X射线，而 绝大部分(99%左右)能量转变成热能使 物体温度升高。

产生条件 1.产生自由电子； 2.使电子作定向的高速运动; 3.在其运动的路径上设置一个障碍物使

电子突然减速或停止。

过程演示 (回车键演示)X射线 冷却水 电子 接变压器 金 属 靶 玻璃 钨灯丝

X射线 铍窗口 X射线管剖面示意图 金属聚灯罩

X射线管

1.X射线管的结构； 2.特殊构造的X射线管； 3.市场上供应的种类。

图1-2

X射线管的结构封闭式X射线管实质上就是一个大的真空 ( 10 5 ~ 10 7 mmHg )二极管。基本组成包括： (1)阴极：阴极是发射电子的地方。 (2)阳极：亦称靶，是使电子突然减速和发射X射 线的地方。

(3)窗口：窗口是X射线从阳极靶向外射

出的地方。 (4)焦点：焦点是指阳极靶面被电子束轰 击的地方，正是从这块面积上发射出X射 线。

1-3 X射线谱 由X射线管发射出来的X射线可以

分为两种类型： (1)连续X射线谱； (2)特征X射线谱(标识谱)。

连续X射谱

包含从某一短波限

λ0开始，直到波长等于无穷大 λ∞的一系列波长与相对强度的关系曲线。亦称多

色X射线。 产生机理； 演示过程； 短波限； X射线的强度。

(一)实验规律 当管电压Kv、管电流mA、阳极靶Z一定时，

其强度I与波长λ的关系如图所示，其中： λ 0: 短波限，最短波长； λ m: X射线强度最大值所对应的波长。 当变化其中任何一个量时，则X射线谱发生 有规律的变化。

1、当阳极靶物质Z一定时，如W,管电流 mA一定时，如20mA。增加管电压Kv。 各种波长的X射线相对强度一致增高； X射线最大强度所对应的波长λm变小(左

移); 最短波长λ0 变小(左移)。即波谱范围增 大。

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