X射线基础知识

1、邓宇佳 X射线的发现 X射线的性质 X射线的产生连续X射线特征X射线莫塞莱定律1895年伦琴（W.C. Roentgen）研究阴极射线管时，发现阴极管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。1896年，伦琴将他的发现和初步的研究结果写了一篇论文，发表在英国的Nature杂志上。这一伟大发现很快在医学上获得了应用X射线透视技术。1901年，诺贝尔奖第一次颁发，伦琴因X射线的发现而获得第一个诺贝尔物理学奖。波动性表现在它以一定的波长和频率在空间传播。粒子性表现由大量的不连续的粒子流构成的。它具有一定的能量和动量。能量： 动量：hchv hp 肉眼不

2、能观察到，但可使照相底片感光、荧光板发光和使气体电离； 能透过可见光不能透过的物体； 射线沿直线传播，在电场与磁场中不偏转，在通过物体时不发生反射、折射现象，通过普通光栅亦不引起衍射； 射线对生物有很强的生理作用。产生途径X射线管X射线荧光放射性同位素衰败同步加速器辐射阴极阴极：如同一般的灯丝，一般用：如同一般的灯丝，一般用钨丝钨丝做成，用于产生大量的电子。做成，用于产生大量的电子。阳极阳极：又称靶，由不同的金属组成，从阴极发出的电子高速向靶撞击，产生：又称靶，由不同的金属组成，从阴极发出的电子高速向靶撞击，产生X射线，射线，不同金属制成的靶产生的不同金属制成的靶产生的X射线是不同的射线是不同

3、的。冷却系统冷却系统：当电子束轰击阳极靶时，其中只有：当电子束轰击阳极靶时，其中只有1%能量转换为能量转换为X射线，其余的射线，其余的99%均转变为热能均转变为热能。焦点焦点：指阳极靶面被电子束轰击的面积。：指阳极靶面被电子束轰击的面积。窗口窗口：X射线射出的通道，窗口一般用对射线射出的通道，窗口一般用对X射线穿透性好的轻金属射线穿透性好的轻金属铍铍密封，以保持密封，以保持X射线的真空。一般射线的真空。一般X射线管有四个射线管有四个窗口。窗口。X射线管产生X射线的特点：当高速电子束轰击金属靶时会产生两种不同的X射线。一种是连续X射线，另一种是特征X射线。特征X射线 X射线衍射分析连续X射线 X

4、射线荧光光谱分析特点：不同波长的X射线的叠加从某一最小值开始产生机理：快速移动的电子在靶面突然停止而产生。电子的动能的一部分变为热能，一部分变为一个或几个X射线量子。下限波长min与电压V相关 (k比例系数，i 灯电流，Z 靶材料原子序数，V 电压，k和和m都是常数，都是常数，m 2，K 1.11.410-9)minmax22hchmveV(nm)V24. 1min机理：由阴极飞来的电子，在其与阳极的原子相作用时，把能量传给这些原子中的电子。K态（击走态（击走K电子）电子）L态（击走态（击走L电子）电子）M态（击走态（击走M电子）电子）N态（击走态（击走N电子）电子）击走价电子击走价电子 中性

5、中性原子原子WKWLWMWN0原原子子的的能能量量MNK激发激发L激发激发K辐射辐射K辐射辐射LM特征特征X X射线产生过程射线产生过程光子能量：光子能量：K大于大于K K层与层与L层为层为相邻相邻，L层电子填充几率层电子填充几率大大K会出现分裂K1、K2、K1的强度比一般为100:50:22例如：Cu的特征谱线波长为：K1 1.54056，K2 1.54439，K1 1.39222，.对于Cu靶，K波长取K1与K2的加权平均值为1.54184。其中，V是频率，为屏蔽常数，k是依不同种类的谱线而设定的常数。1910年 ，亨利莫塞莱发现一个元素的X射线谱内，强度最高的短波长谱线，与元素的原子序数有关。)(ZK靶材料靶材料特征特征X射线波长射线波长元素元素序数序数KKCr242.29072.08