第二章 X射线物理学基础
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第二章 X射线的产生与性质绪论一.X射线实验技术的发展概况1895年,德国物理学家伦琴(W.K.Rontgen),作阴极射线实验时,发现了一种不可见的射线,由于当时不知它的性能和本质,故称X射线,也称伦琴射线。
1909年,巴克拉(Barkla)利用X射线,发现X射线与产生X射线的物质(靶)的原子序数(Z)有关,由此发现了标识X射线,并认为此X射线是原子内层电子跃迁产生。
1908~1909年,德国物理学家Walte.Pohl,将X射线照金属(相当于光栅),产生了干涉条纹。
1910年,Ewald发现新散射现象,劳埃由此得出:散射间距(即原子间距)近似于1A数量级。
1912年,劳埃提出非凡预言:X射线照射晶体时,将产生衍射。
随后,为解释衍射图象,劳埃提出了劳埃方程;1913年,布拉格父子导出了简单实用的布拉格方程;随后,厄瓦尔德把衍射变成了图解的形式:厄瓦尔德图解1913~1914年,莫塞莱定律的发现,并最终发展成为X射线光谱分析及X射线荧光分析。
X射线衍射理论已基本完善,是一门相当成熟的学科,而X射线衍射技术仍在不断发展,近年来,发展尤为显著,其主要方面和原因有:(1)新光源的发明:转靶、同步辐射、X射线激光、X射线脉冲源,高效率、强光源,使测量精度提高4个数量级。
(2)新的探测器:由气体探测器到固体探测器,高分辨率、高灵敏度,使测量提高2个数量级。
(3)新的数据记录及处理技术:高度计算机化a. 实验设备、实验数据全自动化;b. 数据分析计算程序化;c. 衍射花样的计算机模拟。
二.X射线分析在金属材料领域中的主要应用物相分析点阵常数的精确测定织构的测定此外还有:晶粒大小的测定,应力测定等等。
第二章 X射线的产生和性质(即X射线物理学)重点:X射线的电磁波本质;两种X射线谱的成因及其实验规律;X射线与物质(试样)相互作用的物理效应及意义。
(首先对探测所用的辐射进行了解,然后对探测对象——晶体进行了解)第一节 X射线的本质1.1性质1895年德国物理学家伦琴(W.K.Rontyen)在研究阴极射线时,发现一种新的射线。
第一章X射线物理学基础【教学内容】1.X射线的发觉。
2.X射线的本质。
3.X射线的产生与X射线管。
4.X射线谱。
5.X射线与物质的彼此作用。
【重点把握内容】1.X射线的粒子性与波动性。
2.X射线的产生与X射线管的大体构造。
3•持续X射线和特点X射线谱特点及产生的机理。
4.X射线与物质的的彼此作用而产生的散射和吸收。
【了解内容】1.X射线发觉。
2.X射线的平安防护。
【教学难点】1.X射线的散射与干与。
2.X射线的吸收。
【教学目标】1•了解X射线的本质、特点。
2.把握X射线的产生和X射线谱特点。
3.把握X射线与物质的彼此作用有关知识。
4.培育能依照不同的需要选择对不同类型的X射线及在关实验条件的能力。
【教学方式】1.以课堂教学为主,通过量媒体教学手腕,增强教学成效。
并通过部份习题,增进学生对X射线本质的明白得。
2.安排一次对X射线衍射仪的参观,使学生对X射线的产生和大体装置有一个初步的感性熟悉。
一、X射线的发觉X射线发觉于19世纪末期,并在上个世纪之交掀起了一场X射线热。
它的发觉及其本质的确信在物理学上具有划时期的意义。
代表着经典物理学与近代物理学的转折点。
1895年11月8日,德国物理学家伦琴(照片)在研究真空管的高压放电现象时,偶然发觉凳子上镀有氰亚铂酸钡的硬纸板会发出荧光。
这一现象当即引发的细心的伦琴的注意。
他认真分析一下,以为这可能是真空管中发出的一种射线引发的。
连续数日呆在实验室中不回家。
他试着用各类手、纸板、木块去遮挡,但都无法挡住这种射线。
于是,一项伟大的发觉诞生了。
由于那时对这种射线的本质和特性都不了解,故称之为X射线。
其实在此之前,也有人注意到,放在高压管周围的照相底片有时会发生雾点。
但他们以为这是一种偶然现象。
没有引发重视。
伦琴发觉,不同物质对X射线的穿透能力是不同的。
他用X射线拍了一张其夫人手的照片(照片)。
1896年1月23日。
伦琴在自己的研究所第一次作关于X 射线发觉的报告时,现场再次拍了维尔兹堡闻名的解剖学教授克利克尔的一只手的照片,克利克尔教授带头向伦琴欢呼三次,并建议将这种射线称为伦琴射线。
X射线物理基础一、X射线的基本概念X射线是一种高能电磁辐射,其波长比可见光还要短,但比γ射线稍长。
X射线是由被高速电子撞击产生的极短波长的电磁辐射。
X射线的波长范围在0.01~100纳米之间,因此具有穿透性很强的特点。
X射线辐射主要有三种过程,即散射、吸收和透射。
散射是指X射线在物质中的原子内外发生方向改变;吸收是指物质中的原子吸收掉X射线;透射是指X射线穿过物质而不被物质吸收。
二、X射线的产生和基本特性X射线的产生有两种方式,即广义上的X射线和特殊的X射线。
广义上的X射线产生是指将一束高能电子流来轰击具有特殊构造和材料的靶,使靶发射出X射线,这种方式就是X射线机所采用的。
特殊的X射线产生是指利用原子残余成分核能级跃迁所放出的特殊X射线。
X射线的基本特性有以下几点:1.X射线是一种电磁波,不带电,可以穿透很厚的物质,其波长短,频率高,能量较大。
2.X射线的强度随着入射电子的能量增加而增加,随着靶材的原子序数增加而增大。
3.不同的物质具有不同的透射性,而透射系数与射线的能量相关。
4.X射线具有强的杀菌和破坏生物细胞等作用。
三、X射线在医学中的应用X线是医学中常用的诊断性工具,应用广泛,可以用于检测人体内各种骨头、器官等部位情况。
常见的X线检查有:1.骨密度检查:用于测定骨的密度,并检测是否存在骨质疏松等问题。
2.胸部X线检查:用于检测肺、心脏等部位疾病的情况。
3.腹部X线检查:用于检测腹部器官如胃、肠、肝、脾、胰等的情况。
4.骨骼成像:用于检查骨骼不良变化的情况,如骨折等。
5.普通X线检查:用于全身各个部位的检查。
四、X射线的剂量安全问题X射线的安全问题是医学工作者非常关注的问题,因为如果剂量过大,就会对身体造成损害。
常见的X射线安全问题包括以下几点:1.剂量选择问题:不同的检查需要选择适当的剂量,大剂量的X射线会对人体健康造成不良影响。
2.暴露时间问题:X射线检查中,暴露时间过长会使剂量增加。
3.距离问题:医学工作者需要尽量离患者远一些,以避免吸收额外的X射线。