X射線基礎(chǔ)知識

1、鄧宇佳 X射線的發(fā)現(xiàn) X射線的性質(zhì) X射線的產(chǎn)生連續(xù)X射線特征X射線莫塞萊定律1895年倫琴（W.C. Roentgen）研究陰極射線管時，發(fā)現(xiàn)陰極管能放出一種有穿透力的肉眼看不見的射線。由于它的本質(zhì)在當(dāng)時是一個“未知數(shù)”，故稱之為X射線。1896年，倫琴將他的發(fā)現(xiàn)和初步的研究結(jié)果寫了一篇論文，發(fā)表在英國的Nature雜志上。這一偉大發(fā)現(xiàn)很快在醫(yī)學(xué)上獲得了應(yīng)用X射線透視技術(shù)。1901年，諾貝爾獎第一次頒發(fā)，倫琴因X射線的發(fā)現(xiàn)而獲得第一個諾貝爾物理學(xué)獎。波動性表現(xiàn)在它以一定的波長和頻率在空間傳播。粒子性表現(xiàn)由大量的不連續(xù)的粒子流構(gòu)成的。它具有一定的能量和動量。能量： 動量：hchv hp 肉眼不

2、能觀察到，但可使照相底片感光、熒光板發(fā)光和使氣體電離； 能透過可見光不能透過的物體； 射線沿直線傳播，在電場與磁場中不偏轉(zhuǎn)，在通過物體時不發(fā)生反射、折射現(xiàn)象，通過普通光柵亦不引起衍射； 射線對生物有很強(qiáng)的生理作用。產(chǎn)生途徑X射線管X射線熒光放射性同位素衰敗同步加速器輻射陰極陰極：如同一般的燈絲，一般用：如同一般的燈絲，一般用鎢絲鎢絲做成，用于產(chǎn)生大量的電子。做成，用于產(chǎn)生大量的電子。陽極陽極：又稱靶，由不同的金屬組成，從陰極發(fā)出的電子高速向靶撞擊，產(chǎn)生：又稱靶，由不同的金屬組成，從陰極發(fā)出的電子高速向靶撞擊，產(chǎn)生X射線，射線，不同金屬制成的靶產(chǎn)生的不同金屬制成的靶產(chǎn)生的X射線是不同的射線是不同

3、的。冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)：當(dāng)電子束轟擊陽極靶時，其中只有：當(dāng)電子束轟擊陽極靶時，其中只有1%能量轉(zhuǎn)換為能量轉(zhuǎn)換為X射線，其余的射線，其余的99%均轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芫D(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。焦點(diǎn)焦點(diǎn)：指陽極靶面被電子束轟擊的面積。：指陽極靶面被電子束轟擊的面積。窗口窗口：X射線射出的通道，窗口一般用對射線射出的通道，窗口一般用對X射線穿透性好的輕金屬射線穿透性好的輕金屬鈹鈹密封，以保持密封，以保持X射線的真空。一般射線的真空。一般X射線管有四個射線管有四個窗口。窗口。X射線管產(chǎn)生X射線的特點(diǎn)：當(dāng)高速電子束轟擊金屬靶時會產(chǎn)生兩種不同的X射線。一種是連續(xù)X射線，另一種是特征X射線。特征X射線 X射線衍射分析連續(xù)X射線 X

4、射線熒光光譜分析特點(diǎn)：不同波長的X射線的疊加從某一最小值開始產(chǎn)生機(jī)理：快速移動的電子在靶面突然停止而產(chǎn)生。電子的動能的一部分變?yōu)闊崮?，一部分變?yōu)橐粋€或幾個X射線量子。下限波長min與電壓V相關(guān) (k比例系數(shù)，i 燈電流，Z 靶材料原子序數(shù)，V 電壓，k和和m都是常數(shù)，都是常數(shù)，m 2，K 1.11.410-9)minmax22hchmveV(nm)V24. 1min機(jī)理：由陰極飛來的電子，在其與陽極的原子相作用時，把能量傳給這些原子中的電子。K態(tài)（擊走態(tài)（擊走K電子）電子）L態(tài)（擊走態(tài)（擊走L電子）電子）M態(tài)（擊走態(tài)（擊走M(jìn)電子）電子）N態(tài)（擊走態(tài)（擊走N電子）電子）擊走價電子擊走價電子 中性

5、中性原子原子WKWLWMWN0原原子子的的能能量量MNK激發(fā)激發(fā)L激發(fā)激發(fā)K輻射輻射K輻射輻射LM特征特征X X射線產(chǎn)生過程射線產(chǎn)生過程光子能量：光子能量：K大于大于K K層與層與L層為層為相鄰相鄰，L層電子填充幾率層電子填充幾率大大K會出現(xiàn)分裂K1、K2、K1的強(qiáng)度比一般為100:50:22例如：Cu的特征譜線波長為：K1 1.54056，K2 1.54439，K1 1.39222，.對于Cu靶，K波長取K1與K2的加權(quán)平均值為1.54184。其中，V是頻率，為屏蔽常數(shù)，k是依不同種類的譜線而設(shè)定的常數(shù)。1910年 ，亨利莫塞萊發(fā)現(xiàn)一個元素的X射線譜內(nèi)，強(qiáng)度最高的短波長譜線，與元素的原子序數(shù)有關(guān)。)(ZK靶材料靶材料特征特征X射線波長射線波長元素元素序數(shù)序數(shù)KKCr242.29072.08