x射线产生机制原理

X射线产生的机制

摘要:

X射线产生于高速运动的电子轰击靶原子。它的波长和强度的关系反映X射线具有连续谱和特征谱，连续谱来源于带电粒子轰击靶原子时速度的连续变化；而特征谱来源于电子内壳层的跃迁。电子内层跃迁时，产生了一系列的K、L、M……线系，在K（L、M…）线系中，又以初态的不同而再分为K?、K?，…（L?、L?，…M?﹑M?，…）。这些X射线的标识谱可由原子内层能级给以解释。 关键词]

X射线、连续谱、特征谱、产生机制。

0 引言

X射线是一种波长较短的电磁波，是伦琴在1895年发现的。它的发现，不仅开始了物理学的新时期，而且使人类的生活受到了巨大影响。由于X射线具有极强的穿透性，医疗上用于透视和照相。另外，X射线具有光的一切特性，如反射、折射、干涉、衍射等性质，还具有独特的光谱结构。X射线的这些特性，决定了它在光学、化学、生物学等一系列重大研究中有着广泛应用。既然X射线的地位如此重要，那么X射线是如何产生的？本文就X射线产生的机制问题进行探讨。

1 X射线的产生背景

1895年11月8日，伦琴在暗室里做阴极射线管中气体放电的实验，为了避免紫外线与可见光的影响，特用黑色纸板把阴极射线管包了起来。但伦琴意外发现，在一段距离之

1.1 简答连续X射线产生机理。

工业检测中X射线的总强度与哪些因素有关？答：根据经典电动力学理论，在X射线管内高速运动的电子与靶原子碰撞时，与原子核的库仑场相互作用，由于电子急剧减速而产生电磁辐射，称为韧致辐射。电子与靶相撞前初速度各不相同，相撞时减速过程又各不相同，少量电子经一次撞击就失去全部动能，而大部分电子经过多次制动逐渐丧失动能，这就使能量转换过程中所发出的电磁辐射具有各种波长，因此，X射线的波谱呈连续分布，就产生了连续X射线。

1.2 工业检测中X射线的总强度与哪些因素有关？

1.3 答： X射线束在某一垂直截面的总强0度I总与管电流i成正比，与阳极靶材料的原子序数Z成正比，与管电压V的平方成正比。即：I总

2

＝KiZiV。

1.3简答X射线和γ射线的性质？ 答：Ｘ射线和γ射线有以下性质：

（1）Ｘ射线和γ射线同属于电磁波，在真空中以光速直线传播。 （2）本身不带电，不受电场和磁场的影响。

（3）在物质界面只能发生漫反射，折射系数接近于 1，折射方向改变的不明显。

（4）仅在晶体光栅中才产生干涉和衍射现象。（5）不可见，能够穿透可见光不能穿透的物质。

（6）在穿透物体过程中，会与某些物质会发生复杂的物理和化学作用，例如电离作

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

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

X射线管组件的工作原理

X 射线管实际上就是一只在高压下工作的真空二极管，它有两个电极：一个是用于发射电子的灯丝，作为阴极，另一个是用于接受电子轰击的靶材，作为阳极，它们被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。按照产生电子的方式，X射线管可分为充气管和真空管两类，根据密封材质不同，可分为玻璃管、陶瓷管和金属陶瓷管；根据用途不同，可分为医疗X射线管和工业X射线管；根据密封方式不同，可分为开放式X射线管即在使用过程中需要不断抽真空，密封式X射线管即生产X射线管时抽真空到一定程度后立即密封，使用过程中无需要再次抽真空。X射线管提供电部分至少包含有一个使灯丝加热的低压电源和一个给两极施加高电压的高压发生器。当钨丝通过足够的电流使其发生电子云，且有足够的电压（千伏等级）加在阳极和阴极间、使得电子云被拉往阳极。此时电子以高能高速的状态撞击钨靶，高速电子到达靶面，运动突然收到阻止，其动能的一小部分便转化为辐射能，以X射线的形式放出，以这种形式产出的辐射称为轫致辐射。改变灯丝电流的大小可以改变灯丝的温度和电子的发射量，从而改变管电流和X射线强度的大小。改变X光管激发电位或选用不同的靶材可以改变入射X射线的能量或在不同能量处的强度。由于受高能电子轰击，X射线管工作时

X射线球管工作原理

分析文档

目录

文档说明 ................................................................................................................................... 3 一．X射线的产生 ................................................................................................................... 4 二．固定阳极管 ....................................................................................................................... 4 三．旋转阳极管 ..........................................................................................................

X射线球管工作原理

分析文档

目录

文档说明 ................................................................................................................................... 3 一．X射线的产生 ................................................................................................................... 4 二．固定阳极管 ....................................................................................................................... 4 三．旋转阳极管 ..........................................................................................................

LNG及L-CNG加气站损耗

产生机制和控制措施

---------------陈飞

行业常用技术术语和简称

? LNG：液化天然气，95%以上组分为甲烷，低温、低压（或常压）液态保存； ? BOG：LNG在系统中由于温度（上升）、压力（降低）等原因气化，形成的气相；

? 液相：LNG系统中LNG气液混合态中液体的部分； ? 气相：LNG系统中LNG气液混合态中气体的部分； ? EAG：由于安全阀起跳等原因，减压气化释放出的LNG； ? LNG加气机：为车辆加注低温液态LNG，计量加注量；

? CNG加气机：为车辆加注高压气态CNG（压缩天然气），计量加注量； ? LNG储罐：采用真空夹层保温，用于低温储存LNG；内罐设计为可以承受一定的工作压力；

? 质量流量计：常用于CNG加气机和除查特公司以外所有LNG加气机中，用于检测加注LNG液体或CNG气体的质量流量；

? 体积流量计：常用于测量气体的体积流量，需要根据温度和压力换算为标态的体积计量单位；查特公司特有的压差式体积流量计由于测量LNG液体的体积流量，再根据检测到的密度自动换算质量流量；

? 泵池：用于满足将LNG潜液泵浸没在LNG液体使用而特制的一种从LNG储罐导入液体，并自动将其中

X射线单晶体衍射仪原理简介

X射线单晶体衍射仪

一．引言

X射线单晶体衍射仪的英文名称是X-ray single crystal diffractometer,简写为XRD。

本仪器分析的对象是一粒单晶体，如一粒砂糖或一粒盐。在一粒单晶体中原子或原子团均是周期排列的。将X射线（如Cu的Kα辐射）射到一粒单晶体上会发生衍射，由对衍射线的分析可以解析出原子在晶体中的排列规律，也即解出晶体的结构[1]。物质或由其构成的材料的性能是与晶体的结构密切相关的，如金刚石和石墨都是由纯的碳构成的，由于

它们的晶体结构不同就有着截然不同的性质。

二．X射线单晶体衍射仪测定晶体结构的原理和仪器构造[2,3].

（一）晶体衍射的基本公式

由于晶体中原子是周期排列的，其周期性可用点阵表示。而一个三维点阵可简单地用一个由八个相邻点构成的平行六面体（称晶胞）在三维方向重复得到。一个晶胞形状由它的三个边（a,b,c）及它们间的夹角（γ，α，β）所规定，这六个参数称点阵参数或晶胞参数,见图1。这样一个三维点阵也可以看成是许多相同的平面点阵平行等距排列而成的，这样一族平面点阵称为一个平面点阵族，常用符号HKL（HKL为整数）来表示。一个三维空间点阵划分为

X射线衍射分析

习题及参考答案

一、判断题

1、只要原子内层电子被打出核外即产生特征X射线 (×) 2、在K系辐射线中Kα2波长比Kα1的长 (√) 3、管电压越高则特征X射线波长越短 (×) 4、X射线强度总是与管电流成正比 (√)

5、辐射线波长愈长则物质对X射线的吸收系数愈小 (×) 6、满足布拉格方程2 d sinθ=λ必然发生X射线反射 (×) 7、衍射强度实际是大量原子散射强度的叠加 (√) 8、温度因子是由于原子热振动而偏离平衡位置所致 (√) 9、结构因子与晶体中原子散射因子有关 (√) 10、倒易矢量代表对应正空间中的晶面 (√)

11、大直径德拜相机的衍射线分辨率高但暴光时间长（√ ） 12、标准PDF卡片中数据是绝对可靠的 (×) 13、定性物相分析中的主要依据是d值和I值 (√) 14、定量物相分析可以确定样品中的元素含量 (×) 15、定量物相分析K法优点是不需要掺入内标样品 (√) 16、利用高温X射线衍射可以测量材料热膨胀系数(√) 17、定量物相分析法中必须采用衍射积分强度 (√) 18、丝织构对称轴总是沿着试样的法线方向 (×)

19、为获得更多衍射线条