原子物理學(xué)：第8章 第2節(jié) X射線的發(fā)射譜

1、8.2 X射線的發(fā)射譜裝置包括三部分：1、X射線發(fā)生器 （X射線管）；2、分光計（晶 體，相當(dāng)于柵）；3、記錄儀。X射線波譜儀一、X射線的發(fā)射光譜將結(jié)果按照展開，每一個代表一個波長，照片上的黑度表示X射線的強度。可以得到X射線的發(fā)射譜。X射線譜由兩部分組成：一是波長連續(xù)變化的連續(xù)譜，它的最小波長只與外加電壓有關(guān)；另一部分是具有分立波長的線狀譜，波長取決于靶材料，稱為標(biāo)識譜、特征譜。鎢靶，不同外加電壓鎢靶和鉬靶，固定外加電壓【問題】連續(xù)譜和特征譜分別是如何產(chǎn)生的？都是原子能級的躍遷嗎？二、X射線的連續(xù)譜【產(chǎn)生條件】僅當(dāng)電子能量不超過某一限度時，才只發(fā)射連續(xù)譜。 【特 征】強度隨波長變化，有明顯的

2、極值（min）. min與材料無關(guān)，只與加速電壓有關(guān)，當(dāng)加 速電壓增高時min減小?！井a(chǎn)生機制】快速電子射到陽極上,受到陽極中原子核的庫侖場作用就會驟然減速，由此伴隨產(chǎn)生的輻射稱之為軔致輻射。由于電子速度連續(xù)變化，所以產(chǎn)生連續(xù)譜。 連續(xù)譜的能量來自電子動能,因而min 與陽極材料無關(guān)。 連續(xù)變化 連續(xù)變化由能量守恒:通常 :（為轉(zhuǎn)化為光子能量的比例系數(shù))由于V和min均可以由實驗測定，因此可以用這個公式來測定普朗克常數(shù)。1915年，杜安和亨特用這個方法測量普朗克常數(shù)與用光電效應(yīng)的方法測量的h值完全一致，進一步說明普朗克常數(shù)的普適性。稱之為量子極限，是量子論正確性的又一證明。特征X射線譜是由英國

3、的巴克拉首先發(fā)現(xiàn)的。他觀察到：從任何給定元素中發(fā)出的特征譜包含若干系列，按輻射的硬度（貫穿能力）遞減次序可以標(biāo)以K、L、等，K系列包含K、K 、K ，其中K最強，實際上是由兩根譜線構(gòu)成的（1和2）。L系列包含L 、L 、L ，因特征譜的發(fā)現(xiàn)使他獲1917年的諾貝爾物理獎。三、X射線的特征（標(biāo)識）譜30keV電子撞擊銀靶產(chǎn)生的X射線特征譜特征X射線也被用來作為元素的標(biāo)識，也稱為標(biāo)識譜。1 躍遷到 n=1 的結(jié)果。K波長最長，強度最大，是 n=2 躍遷到n=1的結(jié)果；K是 n=3 躍遷到 n=1的結(jié)果。L線系：內(nèi)層電子從 n 2 躍遷到 n=2的結(jié)果。M線系：內(nèi)層電子從 n 3 躍遷到 n=3 的

4、結(jié)果?！綳射線的躍遷】【X射線的能級】X射線特征譜來源于原子內(nèi)層電子的躍遷，但是內(nèi)層的電子是填滿的，根據(jù)泡利原理，不可能再增加電子。要產(chǎn)生X射線特征譜，就需要把原子內(nèi)層電子電離出去，使原子處于電離態(tài)。由于滿殼層的軌道角動量、自旋角動量和總角動量都為零，所以少一個電子的殼層的上述角動量分別與該殼層只有一個電子的角動量相同（方向相反）。由此推知，少一個電子的原子態(tài)（電離態(tài)）與只有一個電子（堿金屬）的原子態(tài)相同。K吸收限K線系鎘：1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s2OININIINIIINIVNVMIMIIMIIIMIVMVLILIILIIIK2S1/2 1s2S1/2 2s2S1/2 3s2S1/2 4s2P1/22P3/22p52P1/22P3/23p52P1/22P3