X射线的吸收.ppt

1、X射线的吸收,X射线的吸收率 X射线的吸收限,目录,一、多次小相互作用,两类相互作用,粒子散射实验,粒子在物质中经历多次小相互作用，每次相互作用都引起粒子能量的损失及方向的偏转，最终的能两损失和方向偏转是各次的统计叠加。,X射线的吸收率,二、全或无相互作用,光电效应,两类相互作用,粒子要么不经受相互作用，要么一次作用就从射线中消失。不经受相互作用的粒子，穿透后仍保持单能性和准直性。,X射线的吸收率,X射线的吸收 X射线通过物质 X射线强度减弱 X射线的吸收律 通过物质前(x = 0),X射线强度:Io x = x, X射线强度:I(x) x = x+dx, X射线强度: I(x)-dI 强度减

2、少量: - dI dx I(x),X射线的吸收率,X射线的吸收率,引入吸收系数: , - dI= dx I(x),积分(0 x),朗伯比耳定律,吸收长度: x,通过 x0 厚度的吸收体后, 强度为入射强度的e -1,线性吸收系数: ,x 的单位取cm, 的单位为cm-1,X射线的吸收率,吸收体密度: ,质量吸收系数更能反应吸收体的本质,/ 不依赖吸收体的状态(汽,液,固体) 质量吸收系数也常用 表示,朗伯比耳定律形式变为：,光电效应：光子与束缚电子作用，光子被完全吸收； 康普顿效应：光子与自由电子的散射； 电子偶效应：当光子的能量大于电子的静止能量的两倍时(即1.02MeV)，光子在原子核场附

3、近可将全部能量转化为正、负电子对。,X射线的吸收率,光子与物质作用主要有以下三种形式：,光子能量,X射线的吸收率,而这时的吸收系数将包括三个部分：,吸收长度（平均自由程）,显然光电效应和电子偶效应都属于“全或无相互作用”。当光子能量不高时，康普顿效应也近似属于“第二类相互作用”。 所以光和物质相互作用基本上属于“全或无相互作用”。则光经过吸收体后的强度为：,光与物质作用主要有以下三种形式：,X射线的吸收率,X射线光子能量不超过150keV, X射线的吸收以光电效应,康普顿效应为主，同时相干的瑞利散射也较为重要（线度小于光波波长的微粒对入射光的散射现象）。,此时的吸收系数：,假如吸收体由j种不同

4、纯元素均匀混合而成则：,X射线的吸收率,吸收体质量吸收系数为：,X射线的吸收率,低能，光电效应 为主。较高能，康 普顿效应为主。,吸收系数随光子 能量增加而下降,这是由于X光子能量越高，其穿透性越强。,质量吸收系数与入射光子的能量关系：,X射线的吸收限,在E图中，在某一个能量E处，发声突变，称之为吸收限。 产生吸收限的原因是：当X射线的能量恰能将吸收体某一内层电子电离，从而引起原子的共振吸收，从而使吸收系数突然增大。,K吸收限表示光子的能量足以使一个1S电子脱离原子,从而引起原子的共振吸收,使吸收系数有了突然的增加; LI吸收限表示光子的能量足以使一个2S电子脱离原子LII和LIII分别表示使

5、 和 层上的电子脱离原子。,X射线的吸收限,所以各吸收限分别代表原子各壳层有一个电子电离时所需要吸收的能量。原子吸收了这样的能量，使它从基态跃迁到各层的电离态，因此吸收限对应于基态能级与各电离能级之间的跃迁。,X射线的吸收限,根据这种解释，吸收限波长 和原子中相应壳层能级的电离能E应有如下关系,其中E以eV为单位。这样，在实验上测出某吸收限波长后即可算出相应壳层的电离能。,X射线的吸收限,从上面的分析还可以发现，吸收限应该和标识谱线有密切的关系。一旦出现某个吸收限，即表示相应壳层上的电子已被电离，出现了空位，这时，较外层上的电子会来填充，从而产生相应于该壳层的标识谱线。,实验结果完全证实了这一推论。例如，对于吸收物银来说，当出现L吸收限时，同时就有L线系的标识谱线出现，而当出现K吸收限时，则能同时观察到K线系标识谱的全部谱线。,吸收限的出现，再一次有力的证实了原子中电子有壳层