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1、第一章第一章 X射线的性质射线的性质X射线于射线于1895年由德国物理学家伦琴年由德国物理学家伦琴（Rontgen）在研究真空管高压放电现象）在研究真空管高压放电现象时无意发现。时无意发现。X射线或者伦琴射线射线或者伦琴射线伦琴伦琴第一位诺贝尔奖获得者（第一位诺贝尔奖获得者（1901）发现三个月后就得到了应用发现三个月后就得到了应用维也纳医维也纳医院院W. C. Rntgen（18451923）Wilhelm Conrad Rntgen discovered the X-rays in 1895. In 1901 he was honoured with the Nobel prize for
2、 physics. In 1995 the German Federal Mail edited a stamp dedicated to W. C. Rntgen. 1.1 X 1.1 X射线的物理学基础射线的物理学基础X射线的本质射线的本质 X射线是一种本质与可见光完全相同的电磁波或电磁辐射，只不过射线是一种本质与可见光完全相同的电磁波或电磁辐射，只不过X射线是射线是由高速带电粒子与物质原子中的内层电子作用而产生的，因此能量大，波由高速带电粒子与物质原子中的内层电子作用而产生的，因此能量大，波长短（长短（0.1-10 nm），穿透物质的能力强。），穿透物质的能力强。1029 104 106
3、 107 108 1012 1013 1015 波长，米波长，米 晶体衍射用晶体衍射用X射线（射线（0.050.2 nm）：硬）：硬X射线射线 金属探伤金属探伤X射线（射线（ 0.0050.1 nm ）：硬）：硬X射线射线 医用医用X射线（射线（0.5 nm）：软）：软X射线射线 无线电波无线电波 红外线红外线 可见光可见光 紫外线紫外线 X射线射线 射线射线 宇宙射线宇宙射线 X X射线的物理学基础射线的物理学基础德国维尔茨堡大学德国维尔茨堡大学W.C伦琴教授伦琴教授1895.12.281896.3.9发表三篇论文，论述它发表三篇论文，论述它的性质：的性质：1，像可见光一样直线传播，经电场不
4、发生偏转。，像可见光一样直线传播，经电场不发生偏转。2，有很强的穿透能力，所有物质多少它都能够透过。，有很强的穿透能力，所有物质多少它都能够透过。3，使萤光物质发光，使气体电离。，使萤光物质发光，使气体电离。4，使照相底片感光，而人的肉眼无法直接观察到它。，使照相底片感光，而人的肉眼无法直接观察到它。1.2 X射线的性质射线的性质X射线为研究材料的微观特性开辟了一个新的途径射线为研究材料的微观特性开辟了一个新的途径瑞典皇家科学院院长奥得纳瑞典皇家科学院院长奥得纳(C.T.Odher)在伦琴在伦琴获诺贝尔奖的致词中说：获诺贝尔奖的致词中说：对于这种能量辐射的真实组成，目前尚不清楚，然而，伦对于这
5、种能量辐射的真实组成，目前尚不清楚，然而，伦琴本人和后来从事这方面研究的其他科学家已发现了它的琴本人和后来从事这方面研究的其他科学家已发现了它的若干特殊性质。毫无疑问，当人们充分研究这种奇异的能若干特殊性质。毫无疑问，当人们充分研究这种奇异的能量形式并全面探索它的广阔应用领域时，物理科学将取得量形式并全面探索它的广阔应用领域时，物理科学将取得许多成就。许多成就。X射线的性质射线的性质 X X射线的发现和研究历程射线的发现和研究历程18951895年，伦琴发现年，伦琴发现X X射线射线(1901(1901年年) )19071907年，亨利年，亨利布拉格（布拉格（19151915）和巴克拉（）和巴
6、克拉（19171917）争论）争论X X射线射线 的波粒二象性。的波粒二象性。19121912年，劳厄（年，劳厄（19171917）发现）发现X X射线衍射，由此确定了射线衍射，由此确定了X X射线的射线的 波动性。波动性。19131913年，劳伦斯年，劳伦斯布拉格（布拉格（19151915）提出）提出X X射线衍射公式，亨利射线衍射公式，亨利. . 布拉格创建布拉格创建X X射线分光仪。射线分光仪。19131913年，莫塞莱确定年，莫塞莱确定X X射线标识谱线的规律性。射线标识谱线的规律性。19171917年，康普顿（年，康普顿（19271927）研究）研究X X射线散射，发现康普顿效应。射
7、线散射，发现康普顿效应。19211921年，凯年，凯西格班（西格班（19241924）发表）发表X X射线光电子能谱学成果。射线光电子能谱学成果。 晶体结构分析晶体结构分析 X X射线衍射学射线衍射学 物相分析物相分析 精细结构精细结构( (EXAFS) 晶体取向与织构晶体取向与织构 X X射线影像学射线影像学 无损检测无损检测 X X射线能谱学射线能谱学 化学成分分析化学成分分析X X射线在材料科学中的应用射线在材料科学中的应用 波粒二象性是波粒二象性是X射线的客观属性射线的客观属性1） X射线具有波动的性质，有一定的频率和波长，射线具有波动的性质，有一定的频率和波长， 反映物质的连续性。反
8、映物质的连续性。 现象表现为现象表现为晶体衍射晶体衍射。2） X射线具有粒子性，是具有一定能量光子的粒子射线具有粒子性，是具有一定能量光子的粒子 流，反映物质运动的分立性。流，反映物质运动的分立性。 现象表现为现象表现为光电效应和荧光辐射光电效应和荧光辐射。X射线的物理性质射线的物理性质已出现的设想：晶体中呈有规律、周期性排列，组已出现的设想：晶体中呈有规律、周期性排列，组成三维原子网络，以上未能得到实验证实。成三维原子网络，以上未能得到实验证实。LaueLaue根椐理论分析预测提出：根椐理论分析预测提出：“晶体中原子间距与晶体中原子间距与X X射线波长相近，应当可以作为使射线波长相近，应当可
9、以作为使X X射线发生衍射的立射线发生衍射的立体光栅。体光栅。”晶体的晶面间距是晶体的晶面间距是1010-10 -10 m,m,与与X X射线的波长射线的波长（ 2 21010-10 -10 m m ）相当。）相当。一箭双雕的实验：一箭双雕的实验：X X射线的本质是短波电磁辐射；晶射线的本质是短波电磁辐射；晶体结构中点阵的假设是正确的。体结构中点阵的假设是正确的。证明证明X X射线的波动性射线的波动性劳厄（劳厄（Laue）实验（）实验（1912） ZnS 的劳厄衍射照片的劳厄衍射照片显示其四重对称轴显示其四重对称轴显示其三重对称轴显示其三重对称轴ZnS 的劳厄衍射结果解析的劳厄衍射结果解析光电
10、效应：入射光电效应：入射X X射线产生光电效应和荧光辐射的条件与射线产生光电效应和荧光辐射的条件与频率频率( (波长波长) )有关，而与强度和照射时间无关。有关，而与强度和照射时间无关。康普敦效应：在光的散射过程中康普敦效应：在光的散射过程中, ,有些散射波的波长比入有些散射波的波长比入射波的波长略大。射波的波长略大。 X射线的频率射线的频率、波长、波长以及其光子的能量以及其光子的能量、动量、动量p之间存之间存在如下关系：在如下关系： = h.=h.c/ p=h/ 式中h普朗克常数，等于6.62610-34 J.s; cX射线的速度，等于2.998108 m/s.实验证明实验证明X X射线的粒
11、子性射线的粒子性1.3 X射射线的的产生及生及X射射线管管 产生原理：产生原理： 高速运动的电子与物体碰撞时，发生能量转换，电高速运动的电子与物体碰撞时，发生能量转换，电子的运动受阻失去动能，其中一小部分（子的运动受阻失去动能，其中一小部分（1 1左右）左右）能量转变为能量转变为X X射线，而绝大部分（射线，而绝大部分（9999左右）能量左右）能量转变成热能使物体温度升高。转变成热能使物体温度升高。X X射线产生的几个基本条件射线产生的几个基本条件 产生自由电子；产生自由电子； 使电子作定向的高速运动使电子作定向的高速运动; 在其运动的路径上设置一个障碍物在其运动的路径上设置一个障碍物 使电子
12、突然减速或停止。使电子突然减速或停止。 X X射线管的结构射线管的结构阴极：又称灯丝阴极：又称灯丝( (钨丝钨丝) )，通电加热后便能释放出热辐射电子。，通电加热后便能释放出热辐射电子。阳极：又称靶，通常由纯金属制成阳极：又称靶，通常由纯金属制成(Cr,Fe,Co,Ni,Cu,Mo,Ag,W(Cr,Fe,Co,Ni,Cu,Mo,Ag,W等等) )，使电子突然减速并发射使电子突然减速并发射X X射线。阳极需要水强制冷却。射线。阳极需要水强制冷却。窗口：是窗口：是X X射线射出的通道，维持管内高真空，对射线射出的通道，维持管内高真空，对X X射线吸收较少，射线吸收较少，如金属铍、含铍玻璃、薄云母片
13、。如金属铍、含铍玻璃、薄云母片。 封闭式封闭式X X射线管实质射线管实质上就是一个大的真空上就是一个大的真空二极管。真空度不低二极管。真空度不低于于1.31.31010-3-3papaX X射线管射线管 1 1）旋转阳极的）旋转阳极的X X射线管射线管 充分散热，提高充分散热，提高X X射线管的功率（射线管的功率（3KW 90KW 3KW 90KW ）。）。2 2）细聚焦）细聚焦X X射线管射线管 利用电磁透镜聚焦电子束，制成细焦点的利用电磁透镜聚焦电子束，制成细焦点的X X射线（最小射线（最小 几个微米），提高几个微米），提高X X射线管的比功率和实验分辨率。射线管的比功率和实验分辨率。3)
14、 3) 同步辐射光源同步辐射光源特殊结构的特殊结构的X X射线管射线管X射线管中的焦点射线管中的焦点焦点是阳极靶表面被电子束轰击的焦点是阳极靶表面被电子束轰击的一块面积，一块面积，X X射线从中发出。射线从中发出。在在X X射线衍射中，希望有射线衍射中，希望有: :1.1.较小的焦点较小的焦点, ,提高分辨率提高分辨率. .2.2.较强的较强的X X射线强度射线强度, ,缩短爆光时间。缩短爆光时间。靶的焦点形状及接收方向靶的焦点形状及接收方向一般采用在与靶面成一定角度的位置（一般采用在与靶面成一定角度的位置（3 36 6度）接度）接受受X X射线，这样可以达到焦点缩小，相应增强射线，这样可以达
15、到焦点缩小，相应增强X X射线射线的目的。的目的。1.4 X射线谱射线谱X X射线谱射线谱：在不同管电压下所测得的：在不同管电压下所测得的X X射线强度随波长而射线强度随波长而变化的关系曲线。它由两部分组成。变化的关系曲线。它由两部分组成。连续连续X X射线谱：特征是各种波长连续变化，与可见光类似，射线谱：特征是各种波长连续变化，与可见光类似，也称白色也称白色X X射线。射线。特征特征X X射线谱：也称标识谱，特征是某些特定波长，其强射线谱：也称标识谱，特征是某些特定波长，其强度较高并叠加在连续度较高并叠加在连续X X射线谱上。射线谱上。特征特征X X射线谱线的波长决定于靶料，每个元素有一射线
16、谱线的波长决定于靶料，每个元素有一套一定波长的套一定波长的X X射线谱，成为这个元素的标识。射线谱，成为这个元素的标识。X射线谱射线谱0.01.02.03.0l l in X-ray intensity (arb. units)0123456Ka aKb b5 kV10 kV20 kV25 kVCharacteristicradiationContinuous radiationor bremsstrahlungl lmin15 kV 连续连续X射线谱的产生机理射线谱的产生机理1）经典动力学解释）经典动力学解释 高速运动的电子到达靶材，导致周围电磁场的急剧变化，产高速运动的电子到达靶材，导致周
17、围电磁场的急剧变化，产生电磁波。生电磁波。2）量子理论的解释）量子理论的解释高速电子与阳极靶的原子碰撞时，电子失去自己的能量，其高速电子与阳极靶的原子碰撞时，电子失去自己的能量，其中部分以光子的形式辐射出去，碰撞一次产生一个能量为中部分以光子的形式辐射出去，碰撞一次产生一个能量为hvhv的光子，这样的光子流即为的光子，这样的光子流即为X X射线。射线。绝大多数到达靶上的电子时间和条件不一样，并且电子要经绝大多数到达靶上的电子时间和条件不一样，并且电子要经过多次碰撞，逐步把能量释放到零，产生能量各不相同的辐过多次碰撞，逐步把能量释放到零，产生能量各不相同的辐射，因此形成连续射，因此形成连续X X
18、射线谱射线谱。假设电子在一次碰撞中将全部能量假设电子在一次碰撞中将全部能量一次转换为一个光量子，这个光量一次转换为一个光量子，这个光量子具有最高能量和最短波长。子具有最高能量和最短波长。将各常数代入上式：将各常数代入上式：连续谱短波限连续谱短波限0 0只与管电压有关，与管电流和靶材无关。只与管电压有关，与管电流和靶材无关。连续连续X射线谱短波限射线谱短波限相关习题相关习题2.试计算用试计算用50千伏操作时，千伏操作时，X射线管中的电射线管中的电子在撞击靶时的速度和动能，所发射的子在撞击靶时的速度和动能，所发射的X射射线短波限为多少？线短波限为多少？相关习题相关习题1.试计算用试计算用50千伏操
19、作时，千伏操作时，X射线管中的电射线管中的电子在撞击靶时的速度和动能，所发射的子在撞击靶时的速度和动能，所发射的X射射线短波限为多少？线短波限为多少？ X X射线的强度射线的强度 X射射线线的的强强度度是是指指垂垂直直X射射线线传传播播方方向向的的单单位位面面积积上上单单位位时时间间内内所所通通过过的的所所有有光光子子能能量量总总和和。常用的单位是常用的单位是J/cm2s。 X射射线线的的强强度度（I）是是由由单单个个光光子子能能量量h和和数数目目n两个因素决定的，即两个因素决定的，即I=nh。 连续连续X射线强度最大值在射线强度最大值在1.50，而不在，而不在0处。处。连续谱强度分布曲线下所
20、包络的面积与在一定条件下单位时间发射的连连续谱强度分布曲线下所包络的面积与在一定条件下单位时间发射的连续续X X射线总强度成正比射线总强度成正比. .其中其中,i,i是管电流是管电流,V,V是管电压是管电压,Z,Z为阳极靶的原子序数为阳极靶的原子序数, ,其余为常数其余为常数,mi=2,mi=2X X射线管发射连续射线管发射连续X X射线的效率射线的效率: :当用钨阳极当用钨阳极(Z=74),(Z=74),管电压为管电压为100 kV, 100 kV, 约为（约为（1.11.11.41.4）1010-9-9, ,此时此时, =1%., =1%.为获得强的连续为获得强的连续X X射线谱射线谱,
21、,常选用原子序数较大的元素和较高常选用原子序数较大的元素和较高的电压值。如选用的电压值。如选用W W靶，在靶，在60-80kV60-80kV管电压下工作。管电压下工作。 X X射线的强度射线的强度管流、管压及阳极物质对连续谱的影响管流、管压及阳极物质对连续谱的影响特征（标识）特征（标识）X X射线谱射线谱0.01.02.03.0l l in X-ray intensity (arb. units)0123456Ka aKb b5 kV10 kV20 kV25 kVCharacteristicradiationContinuous radiationor bremsstrahlungl lmin
22、15 kV特征（标识）特征（标识）X X射线谱的产生机理射线谱的产生机理标识标识X X射线谱的产生机理与阳极物质的原子内部结射线谱的产生机理与阳极物质的原子内部结构紧密相关。构紧密相关。特征特征X射线产生的示意图射线产生的示意图如如 L L层电子跃迁到层电子跃迁到K K层层, ,此时能量降低为此时能量降低为: :以一个光量子的形式辐射出来变成光子的能量以一个光量子的形式辐射出来变成光子的能量: :对于原子序数为对于原子序数为Z Z的物质而言的物质而言, ,各原子能级所具有的能量是各原子能级所具有的能量是固定的固定的, ,所以所以,kLkL变为固定值变为固定值.也随之固定。这就是特也随之固定。这
23、就是特征征X X射线波长为定值的原因。射线波长为定值的原因。特征（标识）特征（标识）X X射线谱的产生机理射线谱的产生机理 K系激发原理系激发原理 核外电子分层排布核外电子分层排布 K L M N O P K L M N O P 层层 低低 各层电子的能量各层电子的能量 高高 高高 原子对各层电子的结合能原子对各层电子的结合能 低低X X光量子的能量仅与原子内各层能态有关，它标识光量子的能量仅与原子内各层能态有关，它标识着原子的特征。着原子的特征。一般选用一般选用K K作为辐射源，因为作为辐射源，因为L L和和M M系射线由于波系射线由于波长太长，容易被吸收。长太长，容易被吸收。辐射源的选择辐
24、射源的选择1) 1) 需要最低的管电压需要最低的管电压V V激激（激发电压），它由阳极靶（激发电压），它由阳极靶的原子序数的原子序数Z Z决定。决定。2) 2) 阳极靶不同，特征阳极靶不同，特征X X射线射线谱的波长也不同。谱的波长也不同。3) 3) 连续谱只增加衍射花样连续谱只增加衍射花样的背底，不利于衍射分析，的背底，不利于衍射分析，因此希望特征谱线强度与连因此希望特征谱线强度与连续谱线强度之比越大越好。续谱线强度之比越大越好。一般工作管电压为一般工作管电压为K K系激发电系激发电压的压的3 35 5倍，倍，I I特特/I/I连连最大。最大。特征特征X射线谱的几个特点射线谱的几个特点MoM
25、o靶靶X X射线管的射线管的X X射线强度曲线射线强度曲线莫塞莱定律莫塞莱定律特特征征X射射线线谱谱的的频频率率和和波波长长只只取取决决于于阳阳极极靶靶物物质质的的原原子子能能级级结结构构，是是物物质质的的固固有有特特性性。特特征征X射射线线谱谱的的频频率率与与原原子子序序数数Z关关系系可可以以通通过过莫莫塞莱定律描述：塞莱定律描述：K 和和是两个常数。是两个常数。莫塞莱定律是莫塞莱定律是X射线荧光光谱和电子探针微区成分分析的理论基础。通射线荧光光谱和电子探针微区成分分析的理论基础。通过未知物质的特征过未知物质的特征X射线进行晶体衍射，算出特征射线进行晶体衍射，算出特征X射线的波长，再根射线的
26、波长，再根据上式算出原子序数据上式算出原子序数Z。Ce和和Hf两元素由此得到验证。两元素由此得到验证。原子序数与标识原子序数与标识X X 射线谱波长的关系射线谱波长的关系 Moseleys LawMoseleys Law莫塞莱定律莫塞莱定律1.5 X1.5 X射线与物质相互作用射线与物质相互作用 X射线与物质相互作用时，产生各种不同和复杂射线与物质相互作用时，产生各种不同和复杂的过程。就其能量转换而言，一束的过程。就其能量转换而言，一束X射线通过物质射线通过物质时，可分为三部分：时，可分为三部分：一部分被散射（相干散射和非相干散射）一部分被散射（相干散射和非相干散射）一部分被吸收（真吸收光电效
27、应、俄歇效一部分被吸收（真吸收光电效应、俄歇效 应、正电子吸收、荧光应、正电子吸收、荧光X射线、热散能量）射线、热散能量）一部分透过物质继续沿原来的方向传播一部分透过物质继续沿原来的方向传播 （波长改变和不改变部分）（波长改变和不改变部分）X X射线与物质相互作用射线与物质相互作用 相干散射相干散射原子中的内层电子在入射原子中的内层电子在入射X X射线的作用下，围绕其平衡位置射线的作用下，围绕其平衡位置发生受迫振动。此时电子向四周辐射发生受迫振动。此时电子向四周辐射X X射线散射波。射线散射波。如果出射如果出射X X射线振动射线振动方向相同方向相同，频率相同频率相同、位相差恒定位相差恒定, ,
28、可可以发生干涉现象，称为相干散射。以发生干涉现象，称为相干散射。相干散射是晶体衍射的物理基础相干散射是晶体衍射的物理基础非相干散射（非相干散射（康普顿散射康普顿散射） X射线光子与束缚力不大的外层电子射线光子与束缚力不大的外层电子 或自由电子碰撞时电或自由电子碰撞时电子获得一部分动能成为反冲电子，子获得一部分动能成为反冲电子，X射线光子离开原来方向，射线光子离开原来方向，能量减小，波长增加能量减小，波长增加。准直系统准直系统入射光入射光 0 散射光散射光 探探测测器器石墨石墨散射体散射体2 康普顿研究康普顿研究X射线在石墨上的散射射线在石墨上的散射波长的改变值波长的改变值（nm）：）：非相干散
29、射会增加连续背影，给衍射图象带来不利非相干散射会增加连续背影，给衍射图象带来不利的影响，特别对轻元素。的影响，特别对轻元素。又称为量子散射又称为量子散射非相干散射（非相干散射（康普顿康普顿-吴有训效应吴有训效应） X X射线的吸收射线的吸收X X射线通过均匀物质射线通过均匀物质, ,其强度的衰减符合下式其强度的衰减符合下式: :其中其中为线吸收系数为线吸收系数, ,它的意义是在它的意义是在X X 射线的传播方向上射线的传播方向上, ,单单位长度上的位长度上的X X 射线强度衰减程度射线强度衰减程度. .它与物质种类它与物质种类, ,密度和密度和X X射线射线波长有关波长有关. .为便于处理为便
30、于处理, ,令令: :m m为质量吸收系数为质量吸收系数, ,它的物理意义是单位重量物质对它的物理意义是单位重量物质对X X 射线的射线的衰减量衰减量. .由于不同物质的吸收系数（由于不同物质的吸收系数（）和）和Ix不同，由此可不同，由此可以进行生物体透射和工业探伤研究。以进行生物体透射和工业探伤研究。对于多种元素以上的物质的吸收系数对于多种元素以上的物质的吸收系数, ,可以通过下式得到可以通过下式得到: :I I0 0 是入射是入射X X射线强度，射线强度，I Ix x是入射是入射X X射线在穿过厚度为射线在穿过厚度为X X的物的物质后的强度。质后的强度。 X X射线的吸收射线的吸收课题练习
31、课题练习例：CuO，计算其对Mo K,=0.711埃的质量吸收系数课题练习课题练习例：CuO，计算其对Mo K,=0.711埃的质量吸收系数解：由附录2查知 ，Cu及O的原子量 分别为63.54和16，故Cu在CuO的重量比为80，O 在CuO的重量比为20，因此： X X射线的吸收射线的吸收 物质对物质对X射线的吸收指的是射线的吸收指的是X射线能量在通过物质时转变为射线能量在通过物质时转变为其它形式的能量，其它形式的能量，X射线发生了能量损耗，它分为两类：射线发生了能量损耗，它分为两类：1）原子对）原子对X射线的漫散射（小部分能量损失）。射线的漫散射（小部分能量损失）。2）真吸收）真吸收（大
32、部分能量损失）。（大部分能量损失）。物质对物质对X射线的吸收主要是由原子内部的电子跃迁而引起的。射线的吸收主要是由原子内部的电子跃迁而引起的。 二次特征辐射二次特征辐射 俄歇俄歇(Auger)效应效应 X X射线的吸收射线的吸收 二次特征辐射（荧光辐射）二次特征辐射（荧光辐射）以以X光子激发原子所发生的激发和辐射过程。被击出光子激发原子所发生的激发和辐射过程。被击出的电子称为光电子，辐射出的次级标识的电子称为光电子，辐射出的次级标识X射线称为二射线称为二次特征次特征X射线或荧光射线或荧光X射线射线 。一次特征一次特征X X射线的部分能量转变为所照射物质的二次特射线的部分能量转变为所照射物质的二
33、次特征辐射，体现出物质对入射征辐射，体现出物质对入射X X射线的吸收。射线的吸收。电子从高能级跃迁到低能级而被电离出来的电子称为俄歇电电子从高能级跃迁到低能级而被电离出来的电子称为俄歇电子。也就是说子。也就是说K K层的一个空位被层的一个空位被L L层的两个空位所代替。俄歇层的两个空位所代替。俄歇电子具有固体的能量，特别适合做表面分析（电子具有固体的能量，特别适合做表面分析（2 23 3层原子）。层原子）。俄歇效应俄歇效应Auger 电子电子X-ray 光子光子Auger 电子和电子和X-ray 光子的激发过程光子的激发过程X射线衍射分析中，需要接近单色或者波长较单一的射线。射线衍射分析中，需
34、要接近单色或者波长较单一的射线。而一般而一般K系特征谱包括两条系特征谱包括两条Ka，Kb，产生两套衍射花样，产生两套衍射花样，相互干扰，必须滤掉一条。研究表面质量吸收系数为相互干扰，必须滤掉一条。研究表面质量吸收系数为m、吸收限为吸收限为K的物质可以强烈吸收的物质可以强烈吸收=K的入射的入射X射线射线。吸收限的应用：滤波片吸收限的应用：滤波片Ka aKb b1.21.41.61.8l l in (a) No filterKb bKa aK absorptionedge of nickel1.21.41.61.8l l in (b) With Ni filter(1)它的吸收限位于辐射源的它的吸
35、收限位于辐射源的K和和K之间，且尽量靠之间，且尽量靠近近K 。强烈吸收。强烈吸收K，K吸收很小；吸收很小；(2)选择适当的滤波片厚度。选择适当的滤波片厚度。 如果滤波片太厚，将强烈吸收如果滤波片太厚，将强烈吸收K K. .当吸收为一半当吸收为一半的时候，的时候，K K和和K K的吸收比将变为的吸收比将变为1/5001/500。 滤波片材料由阳极靶元素所确定：滤波片材料由阳极靶元素所确定： Z靶靶40时时 Z滤片滤片=Z靶靶-2；滤波片的选择原则滤波片的选择原则几种元素的几种元素的 K系射线波长及常用滤波片系射线波长及常用滤波片滤波以后滤波以后,K /K的强度比为的强度比为1/600. 阳极靶的
36、选择（避免荧光阳极靶的选择（避免荧光X X射线，产生背底）射线，产生背底）: :（1 1）阳极靶）阳极靶K K波长稍大于试样的波长稍大于试样的K K吸收限；吸收限；（2 2）试样对）试样对X X射线的吸收最小。射线的吸收最小。 经验公式：经验公式： Z Z靶靶Z Z试样试样+1+1。对于试样中含有多种元素，原则上应以其主要组元中对于试样中含有多种元素，原则上应以其主要组元中原子序数的最小元素来选择阳极靶。原子序数的最小元素来选择阳极靶。阳极靶的选择原则阳极靶的选择原则X X射线的安全防护射线的安全防护 X射射线线设设备备的的操操作作人人员员可可能能遭遭受受电电震震和和辐辐射射损损伤伤两两种种危
37、危险。险。 电电震震的的危危险险在在高高压压仪仪器器的的周周围围是是经经常常地地存存在在的的，X射射线线的的阴阴极极端端为为危危险险的的源源泉泉。在在安安装装时时可可以以把把阴阴极极端端装装在在仪仪器器台台面之下或箱子里、屏后等方法加以保证。面之下或箱子里、屏后等方法加以保证。 辐辐射射损损伤伤是是过过量量的的X射射线线对对人人体体产产生生有有害害影影响响。可可使使局局部部组组织织灼灼伤伤，可可使使人人的的精精神神衰衰颓颓、头头晕晕、毛毛发发脱脱落落、血血液液的的组组成成和和性性能能改改变变以以及及影影响响生生育育等等。安安全全措措施施有有：严严格格遵遵守守安安全全条条例例、配配带带笔笔状状剂剂量量仪仪、避避免免身身体体直直接接暴暴露露在在X射射线线下下、定期进行身体检查和验血。定期进行身体检查和验血。 X射射线线操操作作者者可可允允许许的的被被辐辐照照剂剂量量当当量量定定为为一一年年不不超超过过5雷雷姆姆或或三三个个月月不不超超过过3雷雷姆姆；胸胸透透一一次次3毫毫雷雷姆姆；人人/年年平平均均360毫毫雷姆，来至自然界，其中约有雷姆，来至自然界，其中约有200毫雷姆来自氡气毫雷姆来自氡气。
