第6章-X射線物理學基礎

第六章

X射線物理學基礎

1第一節(jié)X射線的性質第二節(jié)X射線的產生與X射線譜第三節(jié)X射線與物質的相互作用第六章X射線物理學基礎2第一節(jié)X射線的性質1.X射線的發(fā)現(xiàn):X射線是1895年11月8日由德國物理學家倫琴（W.C.Rontgen）在研究真空管高壓放電現(xiàn)象時偶然發(fā)現(xiàn)的。當時，他用黑紙把真空放電管嚴實包裹，以防透光。實驗時，發(fā)現(xiàn)凳子上涂有氰亞鉑酸鋇硬紙板發(fā)出淺綠色熒光，試著木塊、硬橡膠等擋也擋不住，甚至可透過人的骨骸!當時對此射線本質尚無了解，故取名X射線（倫琴射線）。這一偉大發(fā)現(xiàn)，倫琴于1901年第一位諾貝爾獎獲得者。32.威廉·康拉德·倫琴（Wilhelm

Konrad

R?ntgen）攝于1896年1845年3月27日生于德國萊茵州雷內普

（Lennep）鎮(zhèn)。1869年獲蘇黎世大學理學博士學位1870年回德國維爾茨堡大學工作。1894年任維爾茨堡大學校長。1895年11月8日發(fā)現(xiàn)了X射線。1900年任慕尼黑大學物理研究所教授，主任。1901年，獲首屆諾貝爾物理學獎。1923年2月10日，在慕尼黑去世。威廉·康拉德·倫琴（1845－1923）43.倫琴夫人的手－攝于1895年12月22日六個星期后，倫琴確認是一種新射線，才告訴自己夫人。1895年12月22日，他邀請夫人來到實驗室，用光電管照射了15分鐘，拍下了第一張人手X射線照片。54.X射線在醫(yī)學界應用－－X射線透視學倫琴發(fā)現(xiàn)X射線后，一個月內發(fā)表了《一種新射線》的文章，引起社會各界強烈的反應。消息傳遍全球，各國競相開展試驗研究。雖未了解此現(xiàn)象本質，因其有強大穿透力，能透過人體顯示骨骼，迅速被醫(yī)學界廣泛利用，成為透視人體、檢查傷病的有力工具，產生了X射線透視學。后來又用于金屬探傷，對工業(yè)技術也有很大促進作用。

65.X射線最初醫(yī)療診斷－1896.2.3美國Dr.EdwinFrost(1866-1935)76.X射線本質的認識1895～1897年間，通過一系列實驗，搞清了X射線產生、傳播、穿透力等特性：1.

X射線雖人眼看不見，但能使某些物質發(fā)出熒光。使照相底片感光，使氣體、原子電離。2.X射線沿直線傳播，經電場或磁場不發(fā)生偏轉。3.

X射線有很強穿透力，通過物質時可被吸收而強度衰減。4.

X射線還能殺傷生物細胞……等特性。但對X射線本質的認識，是對晶體結構的研究，即與X射線在晶體中發(fā)生衍射現(xiàn)象是分不開的。87.X射線衍射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)（一）1912年，德國物理學家勞埃（M.VonLaue）利用晶體作為天然光柵成功觀察到了X射線衍射現(xiàn)象。他用CuSO4·5H2O進行了實驗，獲得了第一張X射線衍射照片。1914年獲諾貝爾物理學獎MaxvonLaue馬克斯?馮?勞埃(1879-1960)98.X射線衍射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)（二）X射線衍射現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)：1.

肯定了X射線的本質。即是一種電磁波，有波動性。2.

證實了晶體結構的周期性。為晶體微觀結構研究提供了嶄新的方法。晶體結構認識：從微米→納米級，有更接近本質的認識。用X射線研究晶體結構的工作稱－X射線晶體學或X射線衍射學。CuSO4·5H2O衍射照片世界上第一張X射線衍射照片109.布拉格定律的建立和莫塞萊定律的發(fā)現(xiàn)英國布拉格父子（W.H.Bragg和W.L.bragg）對此進行開創(chuàng)性工作。1912年，W.L.布拉格進行了勞埃實驗后認為：衍射斑點的產生是射線受到類似鏡面“反射”的結果。并從勞埃方程式導出布拉格方程，推算出KCl及NaCl原子排列方式，并真正測量了X射線波長。后一工作導致1913-1914年莫塞萊（H.G.J.Moseley)定律的發(fā)現(xiàn)。1110、莫塞菜定律1913年，英國物理學家莫塞萊（1887～1915）在研究X射線光譜時發(fā)現(xiàn)：特征X射線頻率ν或波長λ只取決于陽極靶物質的原子能級結構（原子序數），此規(guī)律稱莫塞萊定律。式中：K——與靶材物質主量子數有關的常數；σ——屏蔽常數，與電子所在的殼層位置有關。成為X射線熒光分析和電子探針微區(qū)成分分析的理論基礎?；?2第一節(jié)、X射線的性質一、X射線的波動性1.X射線與可見光、紅外線、紫外線等相同，均屬電磁波，它是由高速帶電粒子與物質原子中的內層電子作用而產生的，它同時具有波動性和粒子性。2.X射線波長比可見光短得多，約與晶體晶格常數同一數量級，在0.1nm左右。因此，其能量大、穿透能力強。3.X射線與可見光一樣，以光速呈直線傳播，在真空中傳播速度2.998×108m/s。13一、X射線的波動性4.X射線波長法定單位為：nm，以前也常用埃（?）。（1nm=10-9m＝10?）X射線波長：10～0.001nm，兩邊與紫外線及γ射線重疊。晶體結構分析：波長在0.25～0.05nm，金屬探傷：波長約為0.1～0.005nm或更短，波長較短的X射線，習慣上稱為“硬X射線”。波長較長的X射線稱為“軟X射線。14常見的各種電磁波的波長與頻率可見光紫外線紅外線微波X射線波長γ射線

頻率標準無線電波長波TV/FM

短波長波15X射線波動性的表現(xiàn)（1）1.X射線波動性：以一定頻率和波長在空間傳播，具有干涉與衍射現(xiàn)象；描述參量：頻率ν和波長λ。2.電磁波（橫波），具有電場矢量E和磁場矢量H，以相同周相，在兩相互垂直平面內作周期振動，且與傳播方向垂直，傳播速度＝光速。

3、X射線分析：主要考慮電場矢量E引起的物理效應。16X射線波動性的表現(xiàn)（2）4.電場矢量E隨傳播時間或傳播距離變化呈周期性波動，波振幅為A（或E0）。一束沿y軸方向傳播的波長為λ的X射線波方程為：圖1-2E的變化(a)x一定時E隨t的變化；(b)t一定時E隨x的變化

17X射線波方程一束沿y軸方向傳播波長為λ的X射線波方程為：若以ф表示相位，即令則當t=0，A=A0eiф，eiф稱為“相位因子”。18二、X射線的粒子性1.實驗證實X射線是波長極短的電磁波，有干涉與衍射現(xiàn)象。但波動性無法解釋X射線的光電效應、熒光輻射等現(xiàn)象。2.

按波動理論：物質中電子吸收X射線能量是連續(xù)的，當能量積累到一定程度就能放出電子。即：不論X射線頻率如何低，只要入射強度大，時間長，總會發(fā)生光電效應的。但實驗結果，產生光電效應條件：不在于X射線強度與照射時間，而在于其頻率ν（或λ）。這與波動理論相矛盾性。表明：X射線還有－－粒子性。19二、X射線的粒子性3.

粒子性表現(xiàn)：以光速運動的大量微觀粒子組成不連續(xù)粒子流。稱為“光子”或“光量子”。描述參量為能量E、動量P。4.

波動性與粒子性描述參量間的關系：ν－X射線頻率；h－普朗克常數（6.626×10-34J·s）c－X射線傳播速度（2.998×108m/s）20二、X射線的粒子性5.粒子性突出表現(xiàn)：X射線在與物質（原子或電子）相互作用時，有交換能量，光子能量能被原子或電子吸收或被散射。

光電效應、熒光輻射等正是X射線粒子性的明顯表現(xiàn)。21三、X射線的強度1.X射線強度－－用波動性觀點描述：單位時間內通過垂直于傳播方向的單位截面上的能量大小，強度與波振幅A2

成正比。2.X射線強度－－用粒子性觀點描述：單位時間內通過與傳播方向相垂直的單位截面的光量子數目。3.絕對強度單位是J／(m2·s)，但難以測定，常用相對強度，如：底片相對黑度、探測器（計數管）計數值等。22X射線波粒二相性1.X射線波動性：反映物質運動的連續(xù)性；X射線粒子性：反映物質運動分立性。2.對同一輻射所具有的波動性與粒子性的描述：

①可用時間和空間展開的數學形式來描述；②

可用統(tǒng)計學法確定某時間、位置粒子出現(xiàn)概率來描述。因此，須同時接受波動和粒子兩種模型。3.X射線上述特性，成為研究晶體結構、進行元素分析、醫(yī)療透視和工業(yè)探傷等方面的有力工具。23第二節(jié)X射線的產生與X射線譜一、X射線產生：1.X射線：高速運動帶電粒子（電子）與某物質相撞擊后突然減速或被阻止，與該物質中內層電子相互作用而產生的。2.

X射線產生條件：1）產生并發(fā)射自由電子（加熱W燈絲發(fā)射熱電子）；2）在真空中迫使電子作定向的高速運動（加速電子）；3）在電子運動路經上設障礙，使其突然減速或停止（靶）據此，就可理解X射線發(fā)生器的構造原理了。24二、X射線管的結構（1）1.陰極：發(fā)射電子。由鎢絲制成，通以一定電流加熱后便能釋放出大量的熱激發(fā)電子。2.陽極：“靶”

(target)。使電子突然減速并發(fā)射X射線的地方。由不同的金屬組成，常用靶材有Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Ag、W等，根據不同需要選用。陰極陽極25二、X射線管的結構（2）3.窗口：X射線射出通道，常有兩個或四個。窗口材料：既有足夠強度以維持管內高真空，又對X射線吸收較小。常用對X射線穿透性好的輕金屬鈹（Be）。4.聚焦罩：加在陰極燈絲外，使燈絲與聚焦罩保持約400V電位差，可聚焦電子束。窗口26二、X射線管的結構（3）5.冷卻系統(tǒng)：X射線發(fā)射向四周發(fā)散，大部分被管殼吸收，少量通過窗口得以利用。只有1％能量轉化為X射線，99％轉變?yōu)闊崮?，故靶須水冷，以防止陽極過熱的熔化。冷卻水27荷蘭Philips公司第二代陶瓷X射線管焦點三維精確定位(預校準模塊化的基礎）陶瓷燈體絕緣度高重量輕超長壽命無需校準28美國熱電瑞士ARL公司新型陶瓷X光管X-rayTubesCeramicTube（陶瓷光管）

GlassTube（玻璃光管）PossibletargetsareCu,Cr,Fe,CoorMo可有的靶材為：Cu，Cr，F(xiàn)e，Co或Mo29三、X射線光管的分類a.按制造材料可分：玻璃光管和金屬陶瓷光管。b.按陽極靶可動與否：固定靶X光管；自轉靶X光管。日本理學公司自轉銅靶陽極30四、X射線焦點（1）1.焦點：陽極靶面被電子束轟擊并發(fā)出X射線的區(qū)域。尺寸和形狀：取決于燈絲，螺線形燈絲產生長方形焦點。靶的焦點形狀及接收方向

2.衍射工作，希望X光有：較小焦點（分辨本領高）較高強度（曝光時間短）X射線出射角：常與靶面成3o～8o（常為6o）31四、X射線管的焦點（2）3.焦點形狀：1×l0mm長方形。表觀焦點：在出射方向上X射線束的截面積，縮小。靶的焦點形狀及接收方向

4.窗口在與焦點長邊和短邊相對位置。短邊：表觀焦點正方，強度高。長邊：表觀焦點線狀，強度弱。32五、X射線譜（一）連續(xù)X射線譜1.對X光管施不同電壓，再測X射線強度和波長，得強度與波長關系曲線，稱為X射線譜。Mo陽極靶不同管壓下連續(xù)X光譜

2.如：Mo靶V≤20kV時，曲線連續(xù)變化，稱連續(xù)X射線譜（或白色X射線）。33（二）連續(xù)X射線譜實驗規(guī)律1.不同管壓下，各連續(xù)譜均有強度最大值；隨管壓V↑→強度↑；最高強度波長λm↓（移向短波端）。2.在短波端均有最短極限波長稱短波限λSWL

，隨管壓↑→短波限λSWL↓（移向短波端）。a）管壓影響b）管流影響c）靶材影響343.X光最高強度約在1.5λSWL處。4.管壓不變，管流↑→強度↑，但λSWL

、λm不變。5.管壓和管流相同，靶材Z↑→強度↑，但λSWL、λm不變。a）管壓影響b）管流影響c）靶材影響35（三）量子理論解釋連續(xù)譜形成機理（1）1.量子理論觀點：能量eV電子與靶原子碰撞，電子失去部分能量，并輻射出光子。每次碰撞產生一個能量為ε＝hν的光子，稱此輻射為“韌致輻射”。如：當管流I=10mA時，電子數目n＝6.24×1016個/秒。如此多電子到達靶上時間和條件都不相同，且大多數電子須經多次碰撞，逐步把能量釋放直到零，這樣產生一系列能量為hνi的光子序列，即形成連續(xù)譜。36何以存在短波限λSWL？極限情況：極少數電子一次碰撞將全部能量一次性轉化為一個光子，此光子具最高能量和最短波長（短波限λSWL）。一般情況：光子能量≤電子能量。極限情況：光子能量＝電子能量，即將V和λ以kV和nm為單位，其它常數代入上式，則有：37（四）連續(xù)X射線輻射強度和發(fā)射效率（1）1.連續(xù)X射線總強度（靶發(fā)出X光總能量）與連續(xù)譜強度分布曲線下所包絡的面積成正比。式中：Z－陽極靶的原子序數；i－管電流（mA）；

V－管壓（KV）；K1－常數約為1.1～1.6×10-9。382.X射線管效率：若X射線管僅產生連續(xù)譜時，若輸入功率為iV，則產生連續(xù)X射線效率或X射線管效率η：可見，管壓↑，靶材Z↑，管效率η↑；因常數K1＝(1.1～1.4）×10-9，很小，即使用W靶（Z=74），管壓為100kV時，η≈1％（Cu：0.1％），效率是很低的。為提高光管發(fā)射連續(xù)X射線的效率：①選用重金屬靶，②施以高電壓，就是這個道理。39（五）特征（標識）X射線譜一、特征X射線譜的形成1.當管電壓V增高到大于陽極靶材相應的某個臨界值VK時，即則在連續(xù)譜的某特定波長處出現(xiàn)一些強度高峰，峰窄而尖銳的線形光譜。如：Mo靶35kV(0.063nm和0.071nm)的譜線示于圖。40一、特征X射線譜的形成2.

改變管流、管壓，這些譜線只改變強度，而峰位所對應的波長不變。即特征波長λ只與靶原子序數Z有關，而與電壓等無關，故稱特征X射線。3.產生特征X射線的最低電壓叫激發(fā)電壓。

特征X射線41二、實驗規(guī)律

1.激發(fā)電壓：取決于陽極靶的原子序數Z。對不同陽極靶臨界激發(fā)電壓是不同的。2.陽極靶（Z）不同，所產生的特征X射線的波長也不同。3.當管壓超過激發(fā)電壓時，特征X射線波長不變，而強度按n次方的規(guī)律增大。式中：i－管流，V－管壓，n－常數（1.5～2)，C－比例常數，與特征X射線波長λ有關。4.X光管壓V＝（3～5）V激時，特征X射線與連續(xù)X射線的比率為最大。（有利于衍射）

42三、產生機理的分析（1）特征X射線產生機理與連續(xù)X射線不同，它與陽極靶物質的原子結構緊密相關的。內層電子躍遷輻射X射線示意圖1.若高速電子的動能足夠大，將K殼層中某個電子擊出。

臨界激發(fā)電壓：產生K激發(fā)的能量為Wk=E-EK，陰極電子的能量必須滿足eV≥Wk，才能產生K激發(fā)，稱為臨界激發(fā)電壓。2.則在被擊出電子的位置出現(xiàn)空位，原子系統(tǒng)能量升高，處于“激發(fā)態(tài)”

。若L殼層電子→K殼層后，能量降低。43三、產生機理的分析（2）3.這多余能量以一個X射線光量子的形式輻射出來，則光子能量：4.對原子序數Z的物質，各原子能級的能量是固有的，所以，ΔEKL便為固有值，λ也是固有的。這也就解釋了特征X射線波長為一定值（特征值）的原因。內層電子躍遷輻射X射線示意圖44Balmer線系，K激發(fā)態(tài)L激發(fā)態(tài)M激發(fā)態(tài)N激發(fā)態(tài)L→K

Kα譜線(跨越1個能級)M→K

Kβ譜線(跨越2個能級)N→K

Kγ譜線(跨越3個能級)M→L

Lα譜線(跨越1個能級)N→L

Lβ譜線(跨越2個能級)依次類推還有M線系……。原子能級示意圖即n=2時稱為巴耳末線45三、產生機理的分析（3）5.Kα線比Kβ線波長長而強度高

在原子系統(tǒng)中，各能級能量不同，且各能級間能量差也不均布，愈靠近原子核的相鄰能級間的能量差愈大。

另外，因由L→K層電子躍遷幾率比由M→K層約大5倍左右，故Kα線強度要比Kβ線高5倍左右。46三、產生機理的分析（4）6.同一殼層還有若干個亞能級，電子所處能量不同，其能量差也固定。如：L層：8個電子分屬于LⅠ，LⅡ，LⅢ三個亞能級；不同亞能級上電子躍遷會引起特征波長的微小差別。實驗證明：

Kα由Kαl

和Kα2

雙線組成的。

Kαl：LⅢ→K殼層；

Kα2：

LⅡ→K殼層；Kα雙重線47三、產生機理的分析（5）7.又因LⅢ→K(Kαl)的躍遷幾率較LⅡ→K

(Kα2)的大一倍，故組成Kα

兩條線的強度比為：

如：W靶：Kαl＝0.0709nm，Kα2＝0.0714nm，一般情況下是分不開的，Kα線波長取其雙線波長的加權平均值：48幾種常見陽極靶材和特征譜參數49用X射線產生機理解釋：1）不同陽極靶有其固定的臨界激發(fā)電壓。2）K空后，空位由L層電子占據的幾率比M層大4~5倍。Kα強度是Kβ的4~5倍。Kγ的強度更小。3）Kβ波長比Kα更短。4）V升高時，特征X射線波長不變。50（六）特征X射線的應用莫塞來定律特征X射線譜是由布拉格發(fā)現(xiàn)，并經莫塞來加以系統(tǒng)化的。同系特征X射線的波長，隨陽極靶的原子序數的增加而變短，在射線頻率v的平方根和原子序數Z之間存在線性關系，即：這個關系式稱為莫塞來定律。（K和都是常數）是X射線熒光分析和電子探針微區(qū)成分分析的理論基礎。51第三節(jié)X射線與物質的相互作用X射線與物質相互作用是個復雜過程。一束X射線通過物體后，其強度將被衰減，這是被散射和吸收的結果，且吸收是造成強度衰減的主要原因。52一、X射線的散射一、X射線的散射X射線照射物質上時，偏離了原來方向的現(xiàn)象。主要是核外電子與X射線的相互作用，會產生兩種散射效應。1.相干散射（coherentscattering）入射X射線與物質原子中內層電子作用，當X光子能量不足以使電子激發(fā)時，把能量轉給電子，電子則繞其平衡位置發(fā)生受迫振動，成為發(fā)射源向四周輻射與入射X光波長（振動頻率）相同電磁波（散射波）。各電子散射波振動頻率相同、位相差恒定，符合干涉條件，發(fā)生相互干涉，稱為相干散射。532．非相干散射（康普頓—吳有訓效應）2.非相干散射：（incoherentscattering）

X光子與外層價電子相碰撞時的散射?？捎靡粋€光子與一個電子的彈性碰撞來描述。①電子：將被撞離原方向并帶走光子部分動能成為反沖電子；②

X光量子：因碰撞而損失部分能量，其波長增加，并與原方向偏離2θ角。X射線非相干散射54③能量守恒定律：散射光子和反沖電子能量之和等于入射光子能量。可導出散射波長的增大值Δλ為:2θ：為入射光與散射光的傳播方向間夾角。X射線非相干散射④可見，散射光波長變化Δλ與入射光波長λ無關，只與散射角2θ有關。55⑤經典電磁理論：不能解釋Δλ存在及隨2θ而改變現(xiàn)象，此散射現(xiàn)象和定量關系遵守量子理論規(guī)律，也叫量子散射。X射線非相干散射⑥

此空間各方向散射波與入射波波長不同，位相關系也不確定，不產生干涉效應，稱非相干散射。⑦非相干散射：不參與對晶體的衍射，只會增加衍射背底，對衍射不利。

入射波長越短、被照射物質元素越輕，此現(xiàn)象越顯著。56⑧非相干散射效應：由美國物理學家康普頓（A.H.Compton）在1923年發(fā)現(xiàn)的，也稱康普頓散射。我國物理學家吳有訓參加了實驗工作，故稱康－吳效應。因此，康普頓于1927年獲諾貝爾物理學獎。1927年的A.H.康普頓中國物理學家－吳有訓57（一）X射線的真吸收1、光電效應與熒光X射線：1）光電效應：當入射X光子能量足夠大，將內層電子擊出，成為自由電子（稱光電子），原子則為激發(fā)態(tài)，外層電子向內層空位躍遷，并輻射出一定波長的特征X射線。被打出的電子稱為光電子，所輻射出的次級特征X射線稱二次特征X射線或熒光X射線。

為區(qū)別入射X射線，稱其為二次特征X射線或熒光X射線。以入射X射線激發(fā)原子所發(fā)生的激發(fā)和輻射的現(xiàn)象稱為“光電效應”。入射X射線二、X射線的吸收582）光電效應使入射X射線消耗大量的能量，表現(xiàn)為物質對入射X射線的強烈吸收。圖1-10X光量子能量及質量吸收系數隨波長的關系

在質量吸收系數曲線（μm-λ）上，表現(xiàn)為吸收系數的突變，此對應波長稱吸收限。（如圖）593）產生K系熒光輻射條件（激發(fā)限

）入射光子能量hν須大于或等于K層電子的逸出功WK，即：

VK－把原子中K層電子擊出所需的最小激發(fā)電壓。

λK－把K層電子擊出所需的入射光最長波長。

表明：只當入射X光波長λ≤λK＝1.24／VK

時，才能產生K系熒光輻射。604.）討論光電效應產生的條件時，λK稱K系激發(fā)限；討論X射線被物質吸收時，λK稱為吸收限。a.當入射線波長λ↓→光子能量↑，易穿過吸收體，則質量吸收系數μm↓；b.當λ＝λK時，入射光子能量剛好擊出吸收體的電子，形成大量光電子及二次熒光，光電效應最強烈，使μm突然上升；c.當λ進一步↓，λ<λK，光電效應飽和，多余能量穿透過吸收體；λ↓→穿透↑，μ／ρ↓。615）注意：

吸收限：λK＝1.24／VK(nm)；連續(xù)X射線譜中短波限：λ0=1.24／V(nm)兩者形式完全相同，但意義決然不同：

1.連續(xù)譜的短波限0隨V的升高而變小；2.后者，說明每種物質的K激發(fā)限波長都有它特定的值。62應用與避免：X射線衍射分析，熒光X射線造成衍射花樣的的背底比非相干散射要嚴重的多，因此應設法避免它，如選靶時，應使靶的特征X射線波長不短于試樣物質的激發(fā)限等等。

——避免X射線熒光光譜分析，要利用熒光X射線進行成分分析?！獞?32、俄歇（Auger）效應1）當K層電子被擊出后，原子處K激發(fā)態(tài)，能量為EK。若LⅡ層電子躍入K層填補空位。能量由EK→ELⅡ，同時將有多余能量釋放出來。光電子、俄歇電子和熒光x射線三種過程示意圖能量釋放會產生兩種效應：A.產生KαX射線輻射；B.產生俄歇電子：即能量被鄰近電子或較外層電子（另一LII電子）所吸收，該電子受激發(fā)逸出變?yōu)槎坞娮印?42）該俄歇電子能量有固定值，按上例近似為光電子、俄歇電子和熒光X射線三種過程示意圖

此具有特征能量的電子是俄歇（M.P.Auger）于1925年發(fā)現(xiàn)的，稱為俄歇電子。

從L層逃出的叫KLL俄歇電子；也可存在KMM俄歇電子。

65俄歇效應的特點和應用：1）俄歇電子能量：只取決于該物質的原子能級結構，是一種元素的固有特征。2）俄歇電子能量很低：只有幾百eV，深處信號測量不到。

俄歇電子能譜儀最合適對固體表面2～3層原子層的成分分析，并還可進行逐層分析。3）實驗表明：輕元素俄歇電子的發(fā)射幾率比熒光X射線發(fā)射幾率大。所以，俄歇譜儀適合于對輕元素的成分分析。661.X光通過物質而強度衰減——X射線與物質作用主要是X射線被散射和吸收使得X射線被減弱。

當強度為I0

的X射線照射到厚度t的均勻物質上，在通過深度為x處的dx厚度的物質時，強度衰減與dx成正比。對0～t積分μl－為常數，稱為線吸收系數。稱為透射系數。（二）透射系數與吸收系數

t672.線吸收系數μl：表征X射線通過單位厚度物質的相對衰減量，與物質種類、密度、X光波長有關。為了消除吸收系數對物理狀態(tài)的依賴性，特別是單位體積內所含的物質數量及物質的組成，使用質量吸收系數μm[cm2／g]替代μL：－吸收體密度，物質固有值；－物質固有值，可查表。683.

μm物理意義：X射線通過單位面積上單位質量物質后強度相對衰減量。μm與物質密度ρ和狀態(tài)（溫度、壓力等）無關；而與物質原子序數Z

和X射線波長λ有關。其經驗公式為：對一定的吸收體，波長λ越短，穿透能力越強，吸收系數下降；但隨波長降低，并非呈連續(xù)變化，而在某波長突然升高，出現(xiàn)吸收限。69與K層電子對應的吸收稱為K吸收限（λK），吸收限兩側μm的變化基本上遵循上式。只是比例系數K不同。機理分析：A當λ很短時，能打出K電子，形成K吸收——但因波長太短，不易倍K電子吸收，因此吸收系數小。B波長增加，K電子越來越容易吸收這樣的光子能量，直到K吸收限。C當λ比λK稍稍大一點，無法打出K電子，不能形成K吸收?？梢源虺鯨電子，但波長太短，不易吸收。如果入射X射線恰好擊出原子的K