材料分析测试重点(背诵版)

第一章

第一节 X射线的产生原理

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（1％左右）能量转变为X射线，而绝大部分（99％左右）能量转变成热能使物体温度升高

第二节 X射线谱两种波谱： 1、连续X射线谱 2、特征X射线谱

连续X射线谱：

（1）、定义：由波长连续变化的X射线构成，和白光相似，是多种波长的混合体，故也称白色X射线或多色X射线。

（2）、机理：

能量为eU的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，碰撞一次产生一个能量为hν的光子，这样的光子流即为X射线。

单位时间内到达阳极靶面的电子数目

是极大量的，极大数量的电子射到阳极靶上的条件和时间不可能是一样的，绝大多数电子要经历多次碰撞，产生能量各不相同的辐射，因此出现连续X射线谱。

（3）、短波限

连续X射线谱在短波方向有一个波长极限，称为短波

限λ0。它是由电子一次碰撞就耗尽能量所产生的X射线。

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。当固定管

电压、增加管电流或增大阳极靶材原子序数时，λ0不变，仅使各波长X射线强度增高。（4）、X射线的强度

X射线的强度是指垂直X射线传播方向的单位面积上在单位时间内所通过的光子数目的能量总和。常用的单位是J/cm2.s。

X射线的强度I是由光子能量hv和它的数目n两个因素决定的,即I=nhv。

在连续谱中，强度最大值不在短波限处，而是位于1.5λ0附近。

连续谱中，每条曲线下的面积表示各种波长X

射线的强度总和，也就是阳极靶发射出的X射线的总能量。

I连与管电压、管电流、阳极靶的原子序数存在如下关系： I＝

连 I d KiZU2

Z为阳极靶的原子序数，U为管电压（千伏）， i 为管电流（毫安）， K=(1.1~1.5)×10-9。

特征X射线谱：

（1）、定义：特征X射线谱由一定波长的若干X射线叠加在连续X射线谱上构成，它和单色的可见光相似，具有一定的波长，故称单色X射线。每种元素只能发出一定波长的单色X射线，它是元素的标志，故也称为标识X射线。

（2）、机理：原子系统内的电子按泡利不相容原理和能量最低原理分布于各个能级。在电子轰击阳极的过程中，当某个具有足够能量的电子将阳极靶原子的内层电子击出时，于是在低能级上出现空位，系统能量升高，处于不稳定激发态。较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁，并以光子的形式辐射出标识X射线谱。（3）、莫塞莱定律

特征X射线谱的波长只与阳极靶物质的原子结构有关，与其它外界因素无关，是物质的固有特性。莫塞莱定律－特征谱波长与阳极靶原子序数的关系：

（K，σ为常数）

第三节光电效应、俄歇效应

光电效应：当入射光量子的能量等于或略大于吸收体原子某壳

层电子的结合能（即该层电子激发态能量）时，此光量子就很容易

被电子吸收，获得能量的电子从内层溢出，成为自由电子，称光电子，原子则处于相应的激发态，这种原子被入射辐射电离的现象即光电效应。产生光电效应条件：X射线波长必须小于吸收限λK

荧光X射线：由入射X射线所激发出来的特征X射线称荧光

X射线（二次特征X射线）。俄歇效应：原子中一个K层电子被入射光量子击出后，L层一个电子跃入K层填补空位，此时多余的能量不以辐射X光量子的方式放出，而是另一个L层电子获得能量跃出吸收体，这样一个K层空位被两个L层空位代替的过程称俄歇效应，跃出的L层电子称俄歇电子。

第四节吸收限的应用 1、滤波片的选择：

K K K

通过滤波片后Kα减弱甚微，Kβ被强烈吸收

滤波片厚度以Kα强度衰减到原来的一半时为最佳。 IKβ/IKα~1/500