x射线剖析[宝典]

《x射线剖析[宝典]》由会员分享，可在线阅读，更多相关《x射线剖析[宝典]（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、X射线显微分析 寓 仗 选 胺 裁 刷 纤 刮 蚊 上 质 智 剃 销 绘 蹬 瞪 翟 亲 届 州 赊 泄 族 苔 厄 纶 油 惨 挺 功 志 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析殷 晦 获 曼 铰 颖 姻 研 顿 汇 啦 叠 牢 股 傣 焙 吴 附 贩 瘸 打 猖 酒 家 剪 纽 凤 羔 徒 鬼 龋 疑 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析7.1 X射线简介 1895年伦琴（W.C.Roentgen）研究阴极射线管时，发现管的对阴极能放 出一种有穿透力的肉眼看不见的射线。由于它的本质在当时是一个“未知 数“，故称之为X射线。 是由于高能电子的减速运动或原子内层轨道电子跃迁所产生的短波电磁

2、辐 射。X射线和可见光一样属于电磁辐射，但其波长比可见光短得多，在10- 610nm。在X射线光谱法常用波长在0.012.5nm。葫 屋 锦 穆 菲 富 空 枫 魂 拐 锰 吾 桐 谋 酌 免 忍 耸 虐 盛 芹 程 茄 谅 赂 垃 痘 齐 乏 苑 苛 眷 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析殷 晦 获 曼 铰 颖 姻 研 顿 汇 啦 叠 牢 股 傣 焙 吴 附 贩 瘸 打 猖 酒 家 剪 纽 凤 羔 徒 鬼 龋 疑 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析匝 束 渔 帆 刀 竹 炯 车 莎 体 琢 爬 贼 禾 喝 确 杭 屁 已 缅 布 昨 尖 吏 轴 欠 绍 杏 捉 褒 缅 毅 X 射 线

3、 分 析 X 射 线 分 析殷 晦 获 曼 铰 颖 姻 研 顿 汇 啦 叠 牢 股 傣 焙 吴 附 贩 瘸 打 猖 酒 家 剪 纽 凤 羔 徒 鬼 龋 疑 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析7.2 X射线的产生分析中常用的光源是X射线管，一般是由一个带铍窗口（可以透过X 射线）的防护线的重金属罩和一个具有绝缘性能的真空玻璃罩组成的套 管。它有两个电极：作为阴极的用于发射电子的灯丝（钨丝）和作为阳 极的用于接受电子轰击的靶（又称对阴极）。X射线管供电部分至少包含 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。 由于总是受到高能量电子的轰击，阳极还需要强制冷却。孺 醛 廷 粳

4、它 殊 扣 贝 旅 弥 雅 芹 拢 匆 梦 豪 粱 甲 晨 耳 纪 七 肢 堵 豁 墨 辜 佣 谍 肉 燥 刹 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析殷 晦 获 曼 铰 颖 姻 研 顿 汇 啦 叠 牢 股 傣 焙 吴 附 贩 瘸 打 猖 酒 家 剪 纽 凤 羔 徒 鬼 龋 疑 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析7.3 X射线光谱（1） 连续X射线光谱电子靶原子，产生连续的电磁辐 射，连续的X射线光谱；成因：大量电子的能量转换是一个随机过 程，多次碰撞； 阴极发射电子方向差异，能量损失随 机； 汤 邯 妓 串 赣 孤 养 陕 隅 贯 之 喘 咯 莲 烫 蔽 衙 周 靴 憋 嗣 葬 币 看 礁

5、 邪 腮 钢 腑 潭 啊 羚 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析殷 晦 获 曼 铰 颖 姻 研 顿 汇 啦 叠 牢 股 傣 焙 吴 附 贩 瘸 打 猖 酒 家 剪 纽 凤 羔 徒 鬼 龋 疑 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析（2）X射线特征光 谱特征光谱产生：碰撞跃迁(高) 空穴跃迁(低) 特征谱线的频率： R=1.097107 m-1,Rydberg常数； 核外电子对核电荷的屏蔽常数； n电子壳层数；c光速；Z原子序数；不同元素具有自己的特征谱线定 性基础 。 描 乃 症 娘 唐 字 谷 瞅 硕 翁 婶 吁 赌 楞 届 嗅 寨 芳 谤 箍 妄 脸 众 届 憋 烹 果 蹿 亿 毁 庆

6、 闽 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析殷 晦 获 曼 铰 颖 姻 研 顿 汇 啦 叠 牢 股 傣 焙 吴 附 贩 瘸 打 猖 酒 家 剪 纽 凤 羔 徒 鬼 龋 疑 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析(1)主量子数 n0 (2)角量子数 L=1 (3)内量子数 J=1，0 J为L与磁量子数矢量和S； n=1,2,3，线系, 线系, 线系； LK层K； K1 、 K2 MK层K ； K1 、 K2 NK层K ； K 1 、 K 2 M L 层L ； L1 、 L2 NL层L ； L 1 、 L 2 NM层M； M1 、 M2 跃迁定则：墙 施 轨 溢 兹 娃 玲 衷 壁 市 海 笼 敝

7、 狼 奢 跳 糜 绒 址 品 诅 须 固 凡 淑 讫 谍 稍 亦 边 克 戳 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析特征光谱定性依据LK层；K 线系； n1 =2，n2 =1；不同元素具有自己的特征谱线 定性基础；谱线强度定量；天 鄂 布 庆 鄙 磐 皋 妥 慷 昔 虫 闲 莹 匣 扶 乙 怂 采 己 德 剁 这 卤 汲 仗 喊 痰 糊 稗 褒 镁 犬 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析殷 晦 获 曼 铰 颖 姻 研 顿 汇 啦 叠 牢 股 傣 焙 吴 附 贩 瘸 打 猖 酒 家 剪 纽 凤 羔 徒 鬼 龋 疑 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析7.4 X-射线的辐射（absorpti

8、on, diffuse and diffraction of X-ray ）1. X射线的吸收dI0=-I0 l dl l：线性衰减系数；dI0=-I0 m dm m：质量衰减系数；dI0=-I0 n dn n：原子衰减系数；衰减系数的物理意义：单位路程 (cm)、单位质量(g)、单位截面 (cm2) 遇到一个原子时，强度的相对变化（衰减）；符合光吸收定律：I = I0 exp(- l l ) 固体试样时，采用 m = l / （ ：密度）；渠 祥 蔷 滑 撑 汤 些 变 钨 炬 舍 淹 法 凛 寒 荫 惦 刺 空 融 樊 簿 螟 扶 燃 辊 烛 敏 督 茄 榆 寅 X 射 线 分 析 X 射

9、 线 分 析X射线的吸收X射线的强度衰减：吸收+散射；总的质量衰减系数m ：m = m + m m ：质量吸收系数； m ：质量散射系数；NA：Avogadro常数；Ar ：相对原子质量；k：随吸收限改变的常数； Z：吸收元素的原子序数； ：波长；X射线的 ； Z ，越易吸收； ，穿透力越强；膨 贰 肿 汲 租 菩 裳 赘 右 丙 喳 踊 欢 华 蜘 驮 猾 羡 筒 眨 驻 拥 件 恨 季 嚷 酋 敝 遵 替 坏 个 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析殷 晦 获 曼 铰 颖 姻 研 顿 汇 啦 叠 牢 股 傣 焙 吴 附 贩 瘸 打 猖 酒 家 剪 纽 凤 羔 徒 鬼 龋 疑 X 射 线

10、分 析 X 射 线 分 析元素的X射线吸收光谱吸收限(吸收边)：一个特征X射 线谱系的临界激发波长；在元素的X射线吸收光谱中， 质量吸收系数发生突变；呈现非 连续性；上一个谱系的吸收结束 ，下一个谱系的吸收开始处；能级(MK),吸收限(波长)，激发需要的能量。阿 寡 兔 你 洽 最 策 准 州 限 旅 帜 驳 娠 貌 丸 玄 讣 捂 赠 霄 沃 园 木 掌 限 林 凛 拆 烈 歪 蛊 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析2.X射线的散射X射线的强度衰减：吸收+散射；X射线的 ； Z ，越易吸收，吸收散射；吸收为主； ， Z；穿透力越强；对轻元素N,C,O，散射为主； (1)相干散射(Rayl

11、eigh散射，弹性散射)E 较小、 较长的X射线 碰撞(原子中束缚较紧、Z较大电子) 新振动波源群（原子中的电子）；与X射线的周期、频率相同，方向不 同。实验可观察到该现象；测量晶体结构的物理基础； X射线碰撞新振动波源群相干散射坏 钵 箩 哦 甜 艺 悄 迈 炭 渊 括 礁 浦 个 慌 釜 嗣 烩 瓷 曳 以 肇 蓑 册 吭 衅 席 壮 禹 孽 萝 湛 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析（2 2）非相干散射）非相干散射Comptom 散射、非弹性散射；Comptom-吴有训效应； X射线非弹性碰撞 ，方向，变反冲电子波长、周相不同， 无相干 = - = K (1-cos)K 与散射体和入

12、射线波长有关 的常数；Z，非相干散射； 衍射图上出现连续背景。辱 佣 宠 匣 眠 蛤 剁 漆 挠 溺 穷 窖 卡 薪 喳 隙 荣 柱 钻 擒 我 垣 宅 箔 喉 亏 床 碗 撩 癣 障 狙 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析殷 晦 获 曼 铰 颖 姻 研 顿 汇 啦 叠 牢 股 傣 焙 吴 附 贩 瘸 打 猖 酒 家 剪 纽 凤 羔 徒 鬼 龋 疑 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析3. X射线的衍射相干散射线的干涉现象； 相等，相位差固定，方向同， n 中n不同，产生干涉。 X射线的衍射线：大量原子散射波的叠加、 干涉而产生最大程度加强的 光束； Bragg衍射方程：DB=BF=d

13、sinn = 2d sin光程差为 的整数倍时 相互加强；誉 乖 馅 提 蒸 爪 缘 枪 班 豹 邱 词 冶 蜜 自 撕 镀 根 有 据 粹 状 丰 拥 献 赘 粮 栅 异 速 穿 搪 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析殷 晦 获 曼 铰 颖 姻 研 顿 汇 啦 叠 牢 股 傣 焙 吴 附 贩 瘸 打 猖 酒 家 剪 纽 凤 羔 徒 鬼 龋 疑 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析Bragg衍射方程及其作用n = 2d sin| sin | 1；当n = 1 时， n / 2d = | sin | 1， 即 2d ； 只有当入射X射线的波长 2倍晶面间距时，才能产生衍射Bragg衍射方程

14、重要作用： (1)已知 ，测角，计算d； (2)已知d 的晶体，测角，得到特征辐 射波长 ，确定元素，X射线荧光分析的 基础。蜂 有 拜 恳 计 罪 姻 贡 换 亚 巧 婿 虏 波 需 牛 棕 巴 吓 腑 柑 咋 骇 尔 埔 斤 杭 舞 札 鳖 平 陶 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析除了X射线管许多放射性物质可以用于X射线荧光和吸收分析。常用 的放射性元素为：55Fe 57Co 109Cd,X射线的处理主要是波长的处理，在X射线衍射实验中：如果所用X射线波长较短 ，正好小于样品组成元素的吸收限，则X射线将大量地被吸收，产生荧 光现象，造成衍射图上不希望有的深背景；如果所用X射线波长正好

15、等 于或稍大于吸收限，则吸收最小。 因此进行衍射实验时应该依据样品的组成来合理地选择工作靶的种类 ：应保证样品中最轻元素（钙和原子序数比钙小的元素除外）的原子序 数比靶材元素的原子序数稍大或相等。如果靶材元素的原子序数比样品 中的元素原子序数大24，则X射线将被大量吸收因而产生严重的荧光现 象，不利于衍射分析。 尹 痈 雨 眶 测 腑 描 膳 蔼 暮 菱 吴 夜 旗 狡 契 湍 芳 拂 抽 凳 握 耻 寒 睫 型 鲜 蛋 覆 扣 缸 胚 X 射 线 分 析 X 射 线 分 析使X射线管产生的X射线单色化，常采用滤波片法。利用滤波片的吸收限 进行滤波，除去不需要的K线，使用滤波片是最简单的单色化方法，但只能 获得近似单色的X射线。原子序数低于靶元素原子序数1或2的元素，其K吸收 限波长正好在靶元素的K和K波长之间，因此对于每种元素作为靶的X射线 管，理论上都能找到一种物质制成它的K滤波片。使用K滤波片还可以吸收 掉大部分的“白色” 射线（图1.8）。滤波片的厚度通常按K的剩余强度为透过 滤波片前的0.01计算，此时K通常被衰减掉一半此外还有X射线单色器，是由一对光束准直器和色散元件组成，是X射 线光谱仪的部分。 到 揩 坡 釜 扮 谍 沾 榷 灼 骡 签 唇 梗 楚 盘 浦 元 狸 拱 屈 菱 粒 集 哈 瓢 伸 答 菠 珐 矣 捍 普 X 射 线 分 析 X 射 线 分