X射線衍射1課件

1、第5章物相分析概論一、概念物相：具有特定的結(jié)構(gòu)和性能的物質(zhì)狀態(tài)。物相分析：利用衍射分析方法測定晶格類型和晶胞常數(shù)，確定物質(zhì)的相結(jié)構(gòu)。物相分析的手段：X射線衍射、電子衍射、中子衍射二、物相分析的意義性質(zhì)合成（工藝）組成（結(jié)構(gòu)）效能（功能）第6章晶體幾何學(xué)基礎(chǔ)一、正空間點陣1、晶體結(jié)構(gòu)與空間點陣 晶態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖 按周期性規(guī)律重復(fù)排列周期性結(jié)構(gòu)的研究方法點陣理論: 空間點陣的定義：組成晶體的粒子（原子、離子或分子）在三維空間中形成有規(guī)律的某種對稱排列，如果我們用點來代表組成晶體的粒子，這些點的總體就稱為空間點陣。點陣中的各個點，稱為陣點（結(jié)點）。空間點陣是一種數(shù)學(xué)抽象。晶體結(jié)構(gòu)點 陣結(jié)構(gòu)基元+第6章

2、晶體幾何學(xué)基礎(chǔ) 對于實際的三維晶體，將其恰當?shù)貏澐殖梢粋€個完全等同的平行六面體，叫晶胞。它代表了晶體結(jié)構(gòu)的基本重復(fù)單位。Mn(簡單立方)Li Na K Cr Mo (體心立方)第6章晶體幾何學(xué)基礎(chǔ)向量a、b、c的長度及其間的夾角2、晶胞參數(shù)（點陣常數(shù)）晶面指數(shù)的確定(hkl)晶向指數(shù)的確定uvw第6章晶體幾何學(xué)基礎(chǔ) 晶帶方程凡屬于uvw晶帶的晶面，其晶面指數(shù)（hkl)必符合下列關(guān)系： hu + kv + lw = 0判斷晶面是否屬于某晶帶若已知uvw晶帶中任意兩晶面(H1K1L1)與(H2K2L2)，則可按晶帶方程求晶帶軸指數(shù)。有 H1u+K1v+L1w=0H2u+K2v+L2w=0 解此聯(lián)立

3、方程，得 第6章晶體幾何學(xué)基礎(chǔ)舉例：求(112)與(221)晶面的交線，晶帶軸指數(shù)。 1 1 2 1 1 2 2 2 1 2 2 1u v wu=-3, v=3, w=0 故晶帶軸指數(shù)為110 。若已知兩個晶帶指數(shù)，可以計算晶面指數(shù)第6章晶體幾何學(xué)基礎(chǔ)倒易點陣參數(shù)a*、b*、c*、 * 、*、*與正點陣參數(shù)的關(guān)系 a*=(bcsin)/Vp b*=(casin)/Vp c*=(absin)/Vp cos*=(coscos-cos)/sinsin cos*= (coscos-cos)/sinsin cos*= (coscos-cos)/sinsin可以通過矢量計算證明：正點陣與倒點陣一一對應(yīng)，互

4、為倒易 Vp*=1/Vp第6章晶體幾何學(xué)基礎(chǔ)2、倒點陣與正空間點陣的關(guān)系定義：倒點陣矢量是從倒點陣原點到另一倒點陣結(jié)點(H、K、L)的矢量，又稱倒格矢。記作R*HKL。性質(zhì)1：R*HKL垂直于正點陣中相應(yīng)的（HKL）晶面，其長度R*HKL等于(HKL)之晶面間距dHKL的倒數(shù)。 即 R*HKL （HKL) 或 R*hkl （hkl) R*HKL 1/dHKL 或 R*hkl 1/dhkl 注意：HKL 稱為衍射指數(shù)，可以有公約數(shù)，可以是（222） hkl 稱為密勒指數(shù)，是互質(zhì)的，可以是（111） Hnh, K = nk, L= nl （HKL) (hkl) , dHKL= dhkl/n第6章晶

5、體幾何學(xué)基礎(chǔ) 倒矢量R*HKL垂直于晶面（hkl) OABCabcR*hkl證明：據(jù)倒點陣矢量的定義Rhkl*= ha*+ kb*+ lc*據(jù)晶面指數(shù)的定義OA= a/ hOB= b/ kOC= c/ l由右圖可以看出AB=OB-OAAC=OC-OA則 Rhkl*AB=( ha*+ kb*+ lc*) (b/ k - a/ h)=0同理， Rhkl*AC=0 故R*hkl （hkl) R*hkl 1/dhkl第6章晶體幾何學(xué)基礎(chǔ)第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論一、 衍射的概念與原理1、衍射：電磁波或物質(zhì)波與晶體相互作用，在空間某些 位置上相干增強，而在其他方向上相干抵消。2、X射線衍射產(chǎn)生的物理

6、原因 1）電子對X射線的散射（相干散射、非相干散射） 2）原子對X射線的散射 3）晶體對X射線的散射衍射理論是一切物相分析的基礎(chǔ)第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論補充圖 一個衍射花樣具有兩個方面的特征：衍射線在空間的分布規(guī)律（衍射方向）晶胞的大小、形狀和位向及X射線的波長 （勞厄方程、布拉格方程與厄瓦爾德圖解）衍射線束的強度原子種類、原子在晶胞中的位置 （幾何結(jié)構(gòu)因子）假設(shè)：（1）入射線和衍射線是平面波。 （2）晶胞中只有一個原子。 （3）忽略原子的尺寸，每個電子發(fā)出的相干散射是由 原子中心發(fā)出的。二、 衍射方向第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論補充：勞厄方程從一維出發(fā)：點陣常數(shù)為a, 入射角為1，衍

7、射角為1。如圖所示。根據(jù)衍射物理學(xué)可知，只有光程差為波長的整數(shù)倍時，才能發(fā)生衍射，即OQPRa(cos 1 -cos 1)=HH衍射級數(shù)，為整數(shù)（0，1， 2， ）1滿足上式就能產(chǎn)生衍射，衍射線分布在圓錐面上。QPRO11aSS0第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論推廣到三維：勞厄方程其中為 點陣常數(shù)。 為衍射方向角。只有選擇適當?shù)牟ㄩL或適當?shù)娜肷浞较騍0，上述方程才有解。勞厄方程能夠給出衍射線在空間分布規(guī)律與晶體結(jié)構(gòu)之間的 關(guān)系。矢量形式見書式（1-50）。第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論1、布拉格定律1912年英國物理學(xué)家布拉格父子（Bragg，W.H.Bragg，W.L.）從x射線被原子面“反射

8、”的觀點出發(fā)，推出了非常重要和實用的布拉格定律。可以說，勞厄方程是從原子列散射波的干涉出發(fā)，去求射線照射晶體時衍射線束的方向，而布拉格定律則是從原子面散射波的干涉出發(fā)，去求x射線照射晶體時衍射線束的方向，兩者的物理本質(zhì)相同。第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論布拉格方程的推導(dǎo)：單層晶面即光程差=0，各原子的散射波具有相同的位相，散射波干涉將會加強。與可見光的反射定律相類似，射線從一層原子面呈鏡面反射的方向，就是散射線干涉加強的方向。第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論雙層晶面=ML+LN=2ML=2dsin干涉一致加強的條件為=n，即 2dsin=n 布拉格公式式中：n任意整數(shù)，稱衍射級數(shù)，d為（hkl）

9、 晶面間距，即dhkl。 為布拉格角或半衍射角，2 為衍射角第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論已知鉛(Pb)為立方晶系、面心點陣（F）金屬，a04.05，用Cu靶（k=1.54）對Pb多晶衍射。問Pb的（111）晶面組可能有幾條衍射線？衍射角各為多少？作業(yè)第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論（2）干涉（衍射）指數(shù)表達的布拉格方程 它說明用波長為的x射線照射晶體時，晶體中只有面間距 的晶面才能產(chǎn)生衍射。例如:一組晶面間距從大到小的順序：2.02，1.43，1.17，1.01 ，0.90 ，0.83 ，0.76 當用波長為k=1.94的鐵靶照射時，因k/2=0.97，只有四個d大于它，故產(chǎn)生衍射的晶面組有四

10、個。如用銅靶進行照射， 因k/2=0.77， 故前六個晶面組都能產(chǎn)生衍射。第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論布拉格方程應(yīng)用布拉格方程是X射線衍射分布中最重要的基礎(chǔ)公式，它形式簡單，能夠說明衍射的基本關(guān)系，所以應(yīng)用非常廣泛。從實驗角度可歸結(jié)為兩方面的應(yīng)用：一方面是用已知波長的X射線去照射晶體，通過衍射角的測量求得晶體中各晶面的面間距d，這就是結(jié)構(gòu)分析- X射線衍射學(xué)；另一方面是用一種已知面間距的晶體來反射從試樣發(fā)射出來的X射線，通過衍射角的測量求得X射線的波長，這就是X射線光譜學(xué)。該法除可進行光譜結(jié)構(gòu)的研究外，從X射線的波長還可確定試樣的組成元素。 2dsin=n 第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論2、

11、厄瓦爾德圖解OFAS0SmnS-S0補充圖：光程差的計算OA= la+mb+nc=On-Am=OAS-OA S0 =OA (S- S0)=n若(S- S0)/ R*HKL則為的整數(shù)倍令KS/ ,K0=S0/ 則K- K0 = R*HKL物理意義：衍射波矢與入射波矢相差一個倒格矢時，衍射才能發(fā)生。衍射條件波矢量方程，或倒易空間衍射條件方程第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論厄瓦爾德圖解的含義R*HKL圖7-4 衍射幾何的厄瓦爾德圖解G同理可證物理意義：衍射波矢與入射波矢相差一個倒格矢時，衍射才能發(fā)生。第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論按衍射矢量方程，晶體中每一個可能產(chǎn)生反射的（HKL）晶面均有各自的衍射矢

12、量三角形。各衍射矢量三角形的關(guān)系如圖所示。 同一晶體各晶面衍射矢量三角形關(guān)系腳標1、2、3分別代表晶面指數(shù)H1K1L1、H2K2L2和H3K3L3第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論 衍射線束的方向由晶胞的形狀、大小和位向及波長決定。衍射線束的強度由晶胞中原子的種類、數(shù)目和位置 及晶體的完整性和晶體的體積決定。 下面我們將從一個電子、一個原子、一個晶胞、一個晶體、粉末多晶循序漸進地介紹它們對X射線的散射，討論散射波的合成振幅與強度。二、 衍射強度第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論1、單電子的散射強度X 偏振X射線射到電子e后，在空間一點P處的相干散射強度為(湯姆遜公式)偏振因子的意義：它表明散射強度在空

13、間各方向不同，與散射角有關(guān)。是由入射X射線為非偏振光引起的。YZ觀測點PE0Eoz2圖7-6 單電子的散射EoyOe第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論2、原子散射強度若將湯姆遜公式用于質(zhì)子或原子核，由于質(zhì)子的質(zhì)量是電子的1840倍，則散射強度只有電子的1(1840) 2，可忽略不計。所以原子對X射線的散射可以認為只是原子中電子散射波的疊加。相干散射波雖然只占入射能量的極小部分，但由于它的相干特性而成為X射線衍射分析的基礎(chǔ)。第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論一個電子對X射線散射后空間某點強度可用Ie表示，那么一個原子對X射線散射后該點的強度Ia：原子散射因子 一般是 的函數(shù)，若Z為原子序數(shù)，則 。 f

14、可以查到。（7-16）第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論3、晶胞散射強度結(jié)構(gòu)因子的定義 表示晶胞對X射線的散射能力。同一晶胞在不同的方向具有不同的散射能力， 表示沿著 晶面組的反射方向的散射能力。晶胞對X射線的散射是晶胞內(nèi)各原子散射波的合成，應(yīng)具體到晶胞內(nèi)不同晶面的散射。第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論系統(tǒng)消光的定義 由于原子在晶胞中的位置不同，造成某些晶面的F=0，使相關(guān)的衍射線消失，這種現(xiàn)象稱為系統(tǒng)消光。衍射產(chǎn)生的必要條件：滿足布拉格定律衍射產(chǎn)生的充分條件：結(jié)構(gòu)因子不為零第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論結(jié)構(gòu)因子的推導(dǎo)假設(shè)該晶胞由n個原子組成，各原子的散射因子為：f1 、f2 、f3 .fn；那么散

15、射振幅為：f1 Ee 、f2 Ee 、f3 Ee .fn Ee ；各原子與O原子之間的散射波位相差為：1 、 2 、 3 . n 任一原子j 的位矢： rj=xj a+yj b+zj c則j 原子與O原子的散射波的位相差：圖7-9 波程差的計算第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論當滿足布拉格方程時，則因此，j 原子散射波的振幅矢量可以表示為：if j jo所有原子散射波的振幅矢量：第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論因此結(jié)構(gòu)因子的表達式為：波動理論證明，晶胞的散射強度與衍射線的強度都與 成正比。f41=0234f1f2f3Fhkl第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論結(jié)構(gòu)因子的表達式不含晶胞參數(shù)，與晶胞的形狀和大

16、小無關(guān)，只與晶胞中原子的種類、數(shù)目及位置有關(guān)。由此可知，衍射產(chǎn)生的充分必要條件應(yīng)為：衍射必要條件(衍射矢量方程或其它等效形式)加F20。第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論（1）簡單點陣：晶胞中只含一個原子，坐標為0 0 0與晶面指數(shù)（hkl）無關(guān)，無消光現(xiàn)象。第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論（2）體心立方點陣晶胞內(nèi)有兩個原子，坐標為（0,0,0）和衍射指數(shù)和為偶數(shù)的衍射線，如（110），（200）等，強度高；衍射指數(shù)和為奇數(shù)的衍射線，如（100），（111）等，強度低。若為兩個同種原子則發(fā)生系統(tǒng)消光。第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論（3）面心立方點陣 4個原子的坐標：0,0,0; , , 0; , 0

17、, ; 0, , 帶入結(jié)構(gòu)因子的表達式：(1)當h、k、l為奇偶數(shù)混雜時（2個奇數(shù)1個偶數(shù)或2個偶數(shù)1個奇數(shù)），F(xiàn)F=1+1-1-1=0,則Fhkl=0;出現(xiàn)系統(tǒng)消光。(2) h、k、l為奇數(shù)時，F(xiàn)F=4。 （最強線）(3)h、k、l為偶數(shù)時，F(xiàn)F=4。（最強線）結(jié)論：對于此類晶體,當h、k、l為奇偶數(shù)混雜時出現(xiàn)系統(tǒng)消光，當h、k、l為全偶全奇時衍射線加強。第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論4、晶粒衍射強度小晶體的邊長為N1a, N2b, N3c小晶體的散射強度：稱干涉函數(shù)或形狀因子式中 的最大值為N12， 的最大值為N22， 的最大值為N32; 的最大值為N12N22 N32。第7章電磁波與物質(zhì)

18、波的衍射理論以G1為例：見P61 圖7-11?？梢钥闯觯缮婧瘮?shù)的圖形是由主峰和副峰組成，每個主峰就是倒易空間的一個選擇反射區(qū)。025，主峰的底寬為晶體在a方向薄，峰越寬；晶體在a方向厚，峰越尖銳；第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論思考題1、偏振因子、原子散射因子、 結(jié)構(gòu)因子的含義？2、體心立方、面心立方結(jié)構(gòu)因子 的計算及消光規(guī)律？第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論作業(yè)題1. 簡單點陣：晶胞中只含一個原子，坐標為0 0 0， 計算Fhkl ，并討論系統(tǒng)消光現(xiàn)象？2. 體心點陣：晶胞中含有兩個原子，坐標為0 0 0， ， 計算Fhkl ，并討論系統(tǒng)消光現(xiàn)象？第7章電磁波與物質(zhì)波的衍射理論第8章X射線物相

19、分析一、X射線的產(chǎn)生及與物質(zhì)的作用X射線的發(fā)現(xiàn)： 1895年德國物理學(xué)家-“倫琴”發(fā)現(xiàn)X射線，在X射線發(fā)現(xiàn)后幾個月醫(yī)生就用它來為病人服務(wù) 1895-1897年倫琴搞清楚了X射線的產(chǎn)生、傳播、穿透力等大部分性質(zhì) 1901年倫琴獲第一個諾貝爾物理獎 1912年（德國）勞厄?qū)uSO4.5H2O/ZnS晶體進行X射線衍射實驗，1914年獲諾貝爾物理獎 1912年（英國）布拉格父子利用X射線衍射測定了NaCl的晶體結(jié)構(gòu)， 1915年獲諾貝爾物理獎M.VON.LAUEW.H.BRAGG W.L.BRAGGW.C.RONTGEN第一章X射線衍射分析1、X射線的性質(zhì)表8-1 電磁波譜無線電波第8章X射線物相

20、分析（1）陰極射線打在固體表面上便會產(chǎn)生射線；固體元素越重，產(chǎn)生的射線越強。（2）射線是直線傳播的，在通過棱鏡時不發(fā)生反射和折射，不被透鏡聚焦。（3）與陰極射線不同，不能借助磁體（即使磁場很強）使射線發(fā)生任何偏轉(zhuǎn)。（4）射線能使熒光物質(zhì)發(fā)出熒光。（5）它能使照相底片感光，而且很敏感。（6）與晶體作用產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。（7）射線具有很強的貫穿能力，比陰極射線強得多。它可以穿透千頁的書，二、三厘米厚的木板，幾厘米的硬橡皮等。15毫米厚的鋁板，不太厚的銅板、銀板、金板、鉑板和鉛板的背后，都可以辨別熒光。只有鉛等少數(shù)物質(zhì)對它有較強的吸收作用，對1.5毫米厚的鉛板它實際上不能透過。 第8章X射線物相分析長波

21、部分（低能部分），包括無線電波與微波，有時習(xí)慣上稱此部分為波譜。中間部分，包括紫外線、可見光和紅外線，統(tǒng)稱為光學(xué)光譜，一般所謂光譜僅指此部分而言。短波部分（高能部分），包括X射線和射線（以及宇宙射線），此部分可稱射線譜，是能量高的譜域。第8章X射線物相分析 X射線的本質(zhì)電磁波（短波，高能）波粒二象性波動性射線在傳播過程中發(fā)生干涉、衍射等現(xiàn)象微粒性射線與其它物質(zhì)相互作用，被看作光子流普朗克常數(shù) h =6.6310-34 J s經(jīng)驗公式第8章X射線物相分析 X射線的強度 I定義：單位時間內(nèi)通過垂直于X 射線傳播方向的 單位面積上的能量。 波動性 I=cE02/8 微粒性 I 等于每個光子的能量乘以

22、光子流密度電場強度的振幅 X射線對動物有機體（其中包括對人體）能產(chǎn)生巨大的生理上的影響，能殺傷生物細胞。第8章X射線物相分析 X射線管2、X射線的產(chǎn)生第8章X射線物相分析實物圖（1）陰極發(fā)射電子。一般由鎢絲制成，通電加熱后釋放出熱輻射電子。（2）陽極靶，使電子突然減速并發(fā)出X射線。材料有：Cu,Mo,Fe,Cr,Ag,W等（3）窗口X射線出射通道。既能讓X射線出射，又能使管密封。窗口材料用金屬鈹或硼酸鈹鋰構(gòu)成的輕質(zhì)玻璃。第8章X射線物相分析圖8-4 熱陰極X射線管的構(gòu)造旋轉(zhuǎn)陽極結(jié)構(gòu)示意圖第8章X射線物相分析避免陽極局部過熱X射線產(chǎn)生的基本條件 X射線是高速運動的電子與某種物質(zhì)相撞擊后猝然減速。

23、三個基本條件：（）產(chǎn)生自由電子（）使自由電子高速運動（）阻礙高速運動的電子第8章X射線物相分析3、X射線譜定義： X射線強度I與波長的關(guān)系曲線，稱之X射線譜。IIOO連續(xù)X射線譜標識X射線譜X射線譜0第8章X射線物相分析連續(xù)X射線譜連續(xù)譜特點：（1）存在短波極限僅與管電壓有關(guān)； 隨著管電壓的升高，短波極限向短波方向移動。P67（2）連續(xù)X射線的總強度I管電壓V、管電流i、陽極材料的原子序數(shù)Z 經(jīng)驗公式 I連續(xù)kiZVm k,m常數(shù)產(chǎn)生：高速運動的電子撞到陽極時，其能量轉(zhuǎn)化為：熱能和光能（X射線）。由于極大數(shù)量的電子與陽極碰撞的時間和條件各不相同，而且還有多次碰撞，產(chǎn)生不同能量不同強度的光子序列

24、，因而產(chǎn)生的X射線具有連續(xù)的各種波長，形成連續(xù)X射線譜。 hc/ 0=eV 0=hc/eVP67第8章X射線物相分析0=hc/eV=1.24/VV- 單位千伏0-單位納米e=1.602 10-19庫倫m=9.11 10-31千克h =6.6310-34 J s作業(yè)：計算管電壓為50KV時，電子擊靶時的速度與動能，發(fā)射的連續(xù)譜的短波極限和X射線光子的最大能量？第8章X射線物相分析標識（特征）X射線譜產(chǎn)生：條件 管電壓大于K系激發(fā)電壓(VK) 本質(zhì) 原子內(nèi)層電子的躍遷KLMNK系激發(fā)KKKrL系激發(fā)LL分析時常用金屬靶的L系、M系標識X射線波長很長，強度很弱故分析時很少用，主要討論K 系標識X射線

25、圖8-6 標識X射線產(chǎn)生原理圖第8章X射線物相分析 標識X射線的特點：原子從高能態(tài)變成低能態(tài)時，多出的能量以X射線形式輻射出來。因物質(zhì)一定，原子結(jié)構(gòu)一定，兩特定能級間的能量差一定，故輻射出的特征X射線波長一定。每種化學(xué)元素都有其特定波長的標識X射線譜。顯然， 當L層電子填充K層后，原子由K激發(fā)狀態(tài)變成L激發(fā)狀態(tài)，此時更外層如M、N層的電子將填充L層空位，產(chǎn)生L系輻射。因此，當原子受到K激發(fā)時，除產(chǎn)生K系輻射外，還將伴生L、M等系的輻射。除K系輻射因波長短而不被窗口完全吸收外，其余各系均因波長長而被吸收。第8章X射線物相分析當K空位被M層電子填充時，則產(chǎn)生K輻射。M能級與K能級之差大于L能級與K

26、能級之差，即一個K光子的能量大于一個K光子的能量； 但因LK層躍遷的幾率比MK遷附幾率大，K輻射強度是K輻射強度的2倍左右。 K輻射強度約是其緊鄰的連續(xù)譜線強度的90倍。問題：同一靶材，K、 K、K射線的波長的大小順序？不同靶材的同名特征譜線，其波長隨靶材原子系數(shù)的增大而變短。莫塞萊定律：第8章X射線物相分析經(jīng)驗，適宜的工作電壓約為VK的35倍。K層電子的結(jié)合能愈大，臨界激發(fā)電壓愈高。靶材的原子序數(shù)愈大，需臨界激發(fā)電壓愈高。第8章X射線物相分析標識X射線強度強度隨管電壓、管電流的增大而增大第一章X射線衍射分析4、X射線與物質(zhì)的相互作用X射線與物質(zhì)的相互作用，是一個比較復(fù)雜的物理過程。產(chǎn)生透射、

27、散射和吸收現(xiàn)象。強度將被衰減，它是被散射和吸收的結(jié)果，并且吸收是造成強度衰減的主要原因。X射線的吸收1、強度衰減規(guī)律 實驗證明，X射線透過物質(zhì)時引起的強度衰減是按指數(shù)規(guī)律下降的。一束強度為I0的X射線束，通過厚度為x的物體后，強度被衰減為I。 II0exp(-1x) (1-16)1- 線吸收系數(shù)，單位厚度的該物體對X射線的吸收。 （波長一定，吸收體一定， 1為常數(shù)）m- 質(zhì)量吸收系數(shù)，只與X射線的波長和吸收體的原子 序數(shù)有關(guān)，與吸收體的密度無關(guān)。且1 m II0exp(-mx) (1-17)吸收體為多種元素組成的化合物、混合物、陶瓷、合金，則m=1m1+2m2+imi ，其中i各元素的質(zhì)量百分

28、數(shù)第8章X射線物相分析 實驗證明，質(zhì)量吸收系數(shù)m與波長的三次方和元素的原子序數(shù)的三次方近似地成正比(3Z3)。因此，波長越短，原子序數(shù)越小，透射線越強。實驗證明， m與X射線波長有類似下圖的關(guān)系曲線，曲線的突變點處的波長又稱為吸收限。圖8-7 質(zhì)量吸收系數(shù)m與波長的關(guān)系可計算K系激發(fā)電壓第8章X射線物相分析 從熒光X射線的產(chǎn)生機理，可以解釋圖中的吸收突變。當入射波長非常短時，它能夠打出K電子，形成K激發(fā)。但因其波長太短，K電子不易吸收這樣的光子能量，因此衰減系數(shù)小。 隨著波長的逐漸增加，K電子也越來越容易吸收這樣的光子能量，因此衰減系數(shù)也逐漸增大，直到K吸收限波長為止。 如果入射X射線的波長比K稍大一點，此時入射光子的能量已無法打出K電子，不產(chǎn)生K吸收。而對L層電子來說，入射光子的能量又過大，也不易被吸收，因此，入射X射線的波長比K稍大一點時，衰減系數(shù)突然減小。同理，可以解釋K吸收限至L吸收限之間曲線的變化規(guī)律。第8章X射線物相分析X射線濾波片吸收限的應(yīng)用許多X射線工作要求應(yīng)用單色X射線，一般選擇K譜線。（伴有K譜線和連續(xù)光譜）KK濾波片原理圖濾波片的K吸收限波長正好介于K和K線的波長之間。第8章X射線物相分析濾波片的選擇規(guī)律：Z靶40, Z