材料研究方法第1章

1、任課教師任課教師盧志紅盧志紅 專業(yè)：專業(yè)：金屬材料工程金屬材料工程地址：地址：6-358電話電話:QQ: 1436304811 E-Mail: 掌握掌握 基本原理和基礎(chǔ)知識(shí)，掌握基本原理和基礎(chǔ)知識(shí)，掌握x射線衍射法射線衍射法分析材料的方法。分析材料的方法。內(nèi)容內(nèi)容x射線衍射分析的基本原理及應(yīng)用。射線衍射分析的基本原理及應(yīng)用。1）X射線的產(chǎn)生、射線的產(chǎn)生、x射線衍射原理射線衍射原理2）x射線對(duì)材料結(jié)構(gòu)、物相、應(yīng)力以及織構(gòu)射線對(duì)材料結(jié)構(gòu)、物相、應(yīng)力以及織構(gòu)分析分析要求要求課程的內(nèi)容與要求課程的內(nèi)容與要求課時(shí)安排及課程進(jìn)度課時(shí)安排及課程進(jìn)度授課方式課堂討論課堂討論 每節(jié)課前

2、后每節(jié)課前后5-105-10分鐘分鐘課堂講授（課堂講授（3434學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）課后作業(yè)和思考題課后作業(yè)和思考題考試與紀(jì)律總成績筆試(80)平時(shí)(20)盡量不要曠課考勤+作業(yè)x射線衍射技術(shù)可以對(duì)材料的晶體結(jié)構(gòu), 物相以及成分和應(yīng)力織構(gòu)等進(jìn)行分析。材料的應(yīng)用與性能緊密相連材料性能取決于：成分、結(jié)構(gòu)、加工工藝等。l德國人倫琴 (Wilhelm Conrad Rntgen) 發(fā)現(xiàn)x射線 1895.l1901 諾貝爾物理獎(jiǎng)Wilhelm Conrad Rntgen (1845-1923) A modern radiograph of a hand Bertha Rntgens Hand 8 Nov, 18

3、95 l勞埃 (Max von Laue) 第一個(gè)發(fā)現(xiàn)x射線在晶體上的衍射l1914年諾貝爾物理獎(jiǎng) l證實(shí)了x射線的波動(dòng)性，晶體結(jié)構(gòu)的周期性，奠定了x射線衍射的基礎(chǔ)。Max von Laue (1897-1960) l布拉格父子 (William Henry Bragg 和 William Lawrence Bragg）推倒出著名的Bragg 公式l1915年諾貝爾物理獎(jiǎng).l奠定了晶體結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)William LawrenceBragg (1890-1971) Sir William HenryBragg (1862-1942) l廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域 物理學(xué)、材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué) 工業(yè)、農(nóng)業(yè)

4、等l一百年來對(duì)人類影響最大的發(fā)現(xiàn)居首l與之相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)25次導(dǎo)論導(dǎo)論X射線大事記射線大事記l主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 1.1、X X射線的起源與性質(zhì)射線的起源與性質(zhì) 1.21.2、X-Ray X-Ray 的產(chǎn)生的產(chǎn)生 1.31.3、X-Ray X-Ray 譜譜1)1)連續(xù)連續(xù)X X射線譜及其產(chǎn)生機(jī)理射線譜及其產(chǎn)生機(jī)理 2) 2) 特征特征X X射線譜及其產(chǎn)生機(jī)理（重點(diǎn)，難點(diǎn)）射線譜及其產(chǎn)生機(jī)理（重點(diǎn)，難點(diǎn)） 1.41.4、X X射線與物質(zhì)的相互作用射線與物質(zhì)的相互作用1.4.1.4. X X射線的散射射線的散射1.4.1.4. 射線的吸收射線的吸收1.4.1.4. 射線的衰減規(guī)律射線的衰減規(guī)律1

5、.51.5 吸收限的應(yīng)用吸收限的應(yīng)用 1.6、X X射線的探測與防護(hù)射線的探測與防護(hù)X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)第一章第一章l1.1 X射線的性質(zhì)射線的性質(zhì) 1、X射線是一種射線是一種電磁波電磁波，具有，具有波粒二象性波粒二象性 2、 X射線的波長：射線的波長：1021023、X射線的射線的（ ）、）、振動(dòng)頻率振動(dòng)頻率和傳播速度和傳播速度C（ms-1）符合符合 C/X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)麥克斯韋方程麥克斯韋方程: :波動(dòng)方程：波動(dòng)方程：電場和磁場的本質(zhì)及內(nèi)在聯(lián)系電場和磁場的本質(zhì)及內(nèi)在聯(lián)系電荷電荷電流電流磁場磁場電場電場運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)變化變化變化變化激激發(fā)發(fā)激激發(fā)發(fā)4、X射線可看成具有一定能

6、量射線可看成具有一定能量E、動(dòng)量、動(dòng)量P、質(zhì)量質(zhì)量m的的X光子：光子： Eh = hc/ P=h/ h 普朗克常數(shù)普朗克常數(shù) c 光的傳播速度光的傳播速度X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)圖圖11 電磁波波譜電磁波波譜思考：各種波的在本質(zhì)上有沒有不同?X X射線的波長范圍：射線的波長范圍：100- 0.01100- 0.01 或或 10-0.001nm 10-0.001nm 硬硬X X射線：射線：0.05-2.5 0.05-2.5 0.5-2.50.5-2.5主要用于主要用于晶體結(jié)構(gòu)分析晶體結(jié)構(gòu)分析 0.05-1 0.05-1 主要用于主要用于金屬探傷金屬探傷等等軟軟X X射線：射線： 10-10

7、0 10-100 主要用于主要用于醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué) 波長的單位：波長的單位： nm（納米）（納米） 國際單位國際單位 常用單位常用單位 KX 晶體學(xué)單位（不常用）晶體學(xué)單位（不常用）換算關(guān)系：換算關(guān)系： 1nm =10 =10-9m X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)l固體靶源固體靶源 l同步輻射同步輻射 l等離子體源等離子體源l同位素同位素l核反應(yīng)核反應(yīng)l其他其他l X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ) 高高 速速 運(yùn)運(yùn) 動(dòng)動(dòng) 的的 電電 子子 流在突然被減速能產(chǎn)生流在突然被減速能產(chǎn)生X射線射線射線射線射線射線 高能輻射流轟擊原子或原子核高能輻射流轟擊原子或原子核中子流中子流圖圖12 X-ray管剖面示意圖管

8、剖面示意圖 X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)X射線管射線管電子槍：產(chǎn)生電子并將電子電子槍：產(chǎn)生電子并將電子束聚焦，鎢絲成螺旋式，通束聚焦，鎢絲成螺旋式，通以電流鎢絲燒熱放出自由電以電流鎢絲燒熱放出自由電子子金屬靶：發(fā)射金屬靶：發(fā)射X射線，陽極靶射線，陽極靶通常由傳熱性好熔點(diǎn)較高的金通常由傳熱性好熔點(diǎn)較高的金屬材料制成，如銅、鈷、鎳、屬材料制成，如銅、鈷、鎳、鐵、鋁等。鐵、鋁等。X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)接變壓器玻璃鎢燈絲金屬聚燈罩鈹窗口金屬靶冷卻水電子X射線X射線X射線管剖面示意圖（回車鍵演示）l整個(gè)整個(gè)X射線光管處于真空狀態(tài)。當(dāng)陰極射線光管處于真空狀態(tài)。當(dāng)陰極和陽極之間以數(shù)十千伏的高電壓時(shí)

9、，陰和陽極之間以數(shù)十千伏的高電壓時(shí)，陰極極燈絲產(chǎn)生燈絲產(chǎn)生的的電子電子在電場的作用下被在電場的作用下被加加速并以高速射向陽極靶速并以高速射向陽極靶，經(jīng)高速電子與，經(jīng)高速電子與陽極靶碰撞，從陽極靶產(chǎn)生陽極靶碰撞，從陽極靶產(chǎn)生X射線射線，這，這些些X射線通過用金屬鈹（厚約射線通過用金屬鈹（厚約0.2mm)做做成的成的X射線管窗口射出，即可提供給實(shí)射線管窗口射出，即可提供給實(shí)驗(yàn)所用。驗(yàn)所用。X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)圖圖13 X射線接收方向射線接收方向X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)通常與靶面成3-6 夾角圖圖14 不同方向的表觀焦點(diǎn)不同方向的表觀焦點(diǎn)l旋轉(zhuǎn)陽極旋轉(zhuǎn)陽極X射線管射線管提高提高X射射

10、線管功率線管功率l細(xì)聚焦細(xì)聚焦X射線管射線管提高分辨本提高分辨本領(lǐng)領(lǐng)X射線儀射線儀X射線機(jī)主要線路圖射線機(jī)主要線路圖X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)連續(xù)譜連續(xù)譜：強(qiáng)度隨波長連續(xù)變化的強(qiáng)度隨波長連續(xù)變化的線譜線譜特征譜：特征譜：波長波長一定一定、強(qiáng)度很大的特征、強(qiáng)度很大的特征譜譜特征譜線又稱為標(biāo)識(shí)譜，即特征譜線又稱為標(biāo)識(shí)譜，即可以來標(biāo)識(shí)物質(zhì)元素?？梢詠順?biāo)識(shí)物質(zhì)元素。X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)X射線譜圖圖16 連續(xù)連續(xù)x-ray譜譜 各管電壓下各管電壓下W的連的連續(xù)譜續(xù)譜1）強(qiáng)度隨波長而連續(xù)變化，每條曲）強(qiáng)度隨波長而連續(xù)變化，每條曲線都對(duì)應(yīng)有一個(gè)最短的波長（短波線都對(duì)應(yīng)有一個(gè)最短的波長（短波限限

11、0）和一個(gè)強(qiáng)度的最大值。最大）和一個(gè)強(qiáng)度的最大值。最大值一般在值一般在1.50地方。地方。X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)lX X射線的強(qiáng)度是指行垂直射線的強(qiáng)度是指行垂直X X射線傳播方向射線傳播方向的單位面積上在單位時(shí)間內(nèi)所通過的光的單位面積上在單位時(shí)間內(nèi)所通過的光子數(shù)目的能量總和。子數(shù)目的能量總和。 常用的單位是常用的單位是J/cm2.s.J/cm2.s.lX X射線的強(qiáng)度射線的強(qiáng)度I I是由光子能量是由光子能量hvhv和它的數(shù)和它的數(shù)目目n n兩個(gè)因素決定的兩個(gè)因素決定的, ,即即I=nhv.I=nhv.連續(xù)連續(xù)X X射線射線強(qiáng)度最大值在強(qiáng)度最大值在1.51.50 0, ,而不在而不在0

12、0處。處。l連續(xù)連續(xù)X X射線譜中每條曲線下的面積表示連射線譜中每條曲線下的面積表示連續(xù)續(xù)X X射線的總強(qiáng)度射線的總強(qiáng)度I I 。也是陽極靶發(fā)射出。也是陽極靶發(fā)射出的的X X射線的總能量。射線的總能量。l2）0與與管流管流、靶的材料靶的材料無關(guān)，只與無關(guān)，只與管壓有管壓有關(guān)關(guān)，二者之間的關(guān)系：，二者之間的關(guān)系： 0=1.24/V(nm)隨著管壓的增大，隨著管壓的增大，0向短波方向移動(dòng)。向短波方向移動(dòng)。X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)eVhc0短波限推導(dǎo)：短波限推導(dǎo)：在極限條件下，電子能量全部轉(zhuǎn)化為光子能量：在極限條件下，電子能量全部轉(zhuǎn)化為光子能量：0max22hcheVm 式中式中e為電子電荷，

13、為電子電荷，V為電壓降，為電壓降，h為普朗克常數(shù)，為普朗克常數(shù)，c為光速。為光速。X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)將相關(guān)常數(shù)帶入上式，將相關(guān)常數(shù)帶入上式，V的單位為的單位為kV,則有則有 )(4 .120AVX射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)l3）連續(xù)）連續(xù)X射線的射線的強(qiáng)度強(qiáng)度不僅與不僅與管壓管壓有關(guān)，還有關(guān)，還與與管流和靶材管流和靶材有關(guān)。有關(guān)。 I連連=iZVmli為電流強(qiáng)度，為電流強(qiáng)度，Z為靶材的原子序數(shù)為靶材的原子序數(shù) l m與與為常數(shù)分別為為常數(shù)分別為2 和和1.1-1.4)1.1-1.4)10109 9圖圖1.7 管流、管壓和靶材的原子序數(shù)對(duì)連續(xù)譜的影響管流、管壓和靶材的原子序數(shù)對(duì)連續(xù)

14、譜的影響 當(dāng)需要連續(xù)當(dāng)需要連續(xù)X射線時(shí)，采用射線時(shí)，采用重元素的靶重元素的靶能得到較強(qiáng)的連續(xù)能得到較強(qiáng)的連續(xù)X射線。射線。X射線管的效率：射線管的效率：=連續(xù)連續(xù)X射線的總強(qiáng)度射線的總強(qiáng)度/X射線管的功射線管的功率率=ZV當(dāng)用鎢靶（當(dāng)用鎢靶（Z=74），管壓為），管壓為100KV。1%?？梢?。可見X射線管的效率很低。要提高射線管的效率很低。要提高效率，應(yīng)采用高電壓和重金屬。效率，應(yīng)采用高電壓和重金屬。 X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)l 按量子理論，高速的電子按量子理論，高速的電子 撞擊靶原撞擊靶原子子每撞擊一次就產(chǎn)生一個(gè)能量為每撞擊一次就產(chǎn)生一個(gè)能量為hvhv的光子的光子（X X射線）射線）單

15、位時(shí)間內(nèi)到達(dá)靶表面的電子數(shù)單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)靶表面的電子數(shù)量很多量很多 部分電子一次碰撞就耗盡全部能部分電子一次碰撞就耗盡全部能量量大多數(shù)電子要經(jīng)過大多數(shù)電子要經(jīng)過多次碰撞多次碰撞 多次輻多次輻射射各個(gè)光子的能量是各不相同各個(gè)光子的能量是各不相同構(gòu)成構(gòu)成連續(xù)的連續(xù)的X X射線譜射線譜。lw連續(xù)連續(xù)X射線譜產(chǎn)生機(jī)理射線譜產(chǎn)生機(jī)理X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)特征特征X射線射線譜譜X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)l隨著隨著電壓的增大電壓的增大，其，其強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)，但，但波長不變波長不變，也就是說，這些譜線的波長與，也就是說，這些譜線的波長與管壓和管流無關(guān)。管壓和管流無關(guān)。l它與它與靶材靶

16、材有關(guān)有關(guān), ,對(duì)給定的靶材，它們的這對(duì)給定的靶材，它們的這些譜線是特定的。因此，稱之為特征些譜線是特定的。因此，稱之為特征X射線射線譜或標(biāo)識(shí)譜或標(biāo)識(shí)X射線譜。產(chǎn)生特征射線譜。產(chǎn)生特征X射線的最低射線的最低電壓稱電壓稱激發(fā)電壓激發(fā)電壓。 X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)lK K系標(biāo)識(shí)系標(biāo)識(shí)X X射線的強(qiáng)度與管電壓、管電流射線的強(qiáng)度與管電壓、管電流的關(guān)系為：的關(guān)系為：nkVViKI2標(biāo)表表1.1l 在在X射線多晶衍射工作中，主要利射線多晶衍射工作中，主要利用用K系系輻射，而連續(xù)譜只能輻射，而連續(xù)譜只能增加衍射增加衍射花樣的背影花樣的背影，因此實(shí)際工作中總是希，因此實(shí)際工作中總是希望特征譜強(qiáng)度與連續(xù)

17、譜強(qiáng)度的比越大望特征譜強(qiáng)度與連續(xù)譜強(qiáng)度的比越大越好，當(dāng)越好，當(dāng)V工作工作/Vk35 ，I特征特征/I連續(xù)連續(xù)最大。最大。莫塞來莫塞來19141914年總結(jié)了特征年總結(jié)了特征X X射線與靶材原子結(jié)構(gòu)之間的射線與靶材原子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系：關(guān)系：K K 為 常 數(shù) ， 與 原 子 的 主 量 子 數(shù) 有 關(guān)為 常 數(shù) ， 與 原 子 的 主 量 子 數(shù) 有 關(guān) 為屏蔽常數(shù)，與電子所在的殼層有為屏蔽常數(shù)，與電子所在的殼層有關(guān)。關(guān)。或或KLMNOK系激發(fā)系激發(fā)KKKL系激發(fā)系激發(fā)LL特征特征X射線產(chǎn)生示意圖射線產(chǎn)生示意圖 2）核外電子的激發(fā)與躍遷）核外電子的激發(fā)與躍遷能能量量原子核原子核陰極電子，陰極電子

18、，速度速度X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)lK層電子被擊出時(shí)，原子系統(tǒng)能量由基態(tài)升到K激發(fā)態(tài)，高能級(jí)電子向K層空位填充時(shí)產(chǎn)生K系輻射。L層電子填充空位時(shí)，產(chǎn)生K輻射；M層電子填充空位時(shí)產(chǎn)生K輻射。wX射線管中，射線管中，w陰極發(fā)射的電子束陰極發(fā)射的電子束 轟擊陽極轟擊陽極 內(nèi)層電子內(nèi)層電子擊出擊出 低能級(jí)上出現(xiàn)低能級(jí)上出現(xiàn)空位空位 系統(tǒng)處于系統(tǒng)處于激發(fā)激發(fā)狀態(tài)狀態(tài)（不穩(wěn)定）不穩(wěn)定） 較高能級(jí)上的電子較高能級(jí)上的電子向向低能低能級(jí)上的空位級(jí)上的空位躍遷躍遷（系統(tǒng)能量重新降低而趨于（系統(tǒng)能量重新降低而趨于穩(wěn)定）穩(wěn)定） 多余的能量多余的能量以以光子光子的形式向外輻射特征的形式向外輻射特征X射射線。輻射

19、光子的能量為：線。輻射光子的能量為： hn2-n1En2-En1 En2和和En1 分別為高能級(jí)和低能級(jí)電子的能量分別為高能級(jí)和低能級(jí)電子的能量 特征特征x-ray譜產(chǎn)生的機(jī)理譜產(chǎn)生的機(jī)理X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)圖1.10 特征X射線譜 （右圖為橫軸放大的Ka雙重線）n=1n2（L層）（K層）n3（M層）K系L系K1K2K1L1L2K2LLLX射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ) 當(dāng)原子當(dāng)原子M電子層及更外層沒有電子時(shí)，就不能產(chǎn)生電子層及更外層沒有電子時(shí)，就不能產(chǎn)生L系譜。實(shí)際上，系譜。實(shí)際上，X射線物相分析及結(jié)構(gòu)分析射線物相分析及結(jié)構(gòu)分析主要用主要用 K作為單色作為單色X射線源射線源 臨界電壓

20、計(jì)算如下：臨界電壓計(jì)算如下： Vk是陰極電子擊出是陰極電子擊出K電子所需的臨界激發(fā)電壓，電子所需的臨界激發(fā)電壓，Wk是擊是擊出一個(gè)出一個(gè)K層電子需做的功層電子需做的功 K2/3 K1 +1/3 K 2kkkkkVhcWeV24.1X射線的物理基礎(chǔ)射線的物理基礎(chǔ)l思考題：思考題：l前面學(xué)習(xí)了連續(xù)譜與特征譜產(chǎn)生的前面學(xué)習(xí)了連續(xù)譜與特征譜產(chǎn)生的機(jī)理及各自特點(diǎn)，請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)出機(jī)理及各自特點(diǎn)，請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)出它們的它們的不同點(diǎn)不同點(diǎn)。連續(xù)譜連續(xù)譜特征特征X射線譜射線譜1、強(qiáng)度隨波長連續(xù)、強(qiáng)度隨波長連續(xù)變化變化2、強(qiáng)度與管電壓、強(qiáng)度與管電壓、管電流、原子序數(shù)有管電流、原子序數(shù)有關(guān)關(guān)3、其產(chǎn)生：高能電、其產(chǎn)生

21、：高能電子的能量損失頻率有子的能量損失頻率有關(guān)（電子能量關(guān)（電子能量X射線光子能量）射線光子能量）1、波長一定而強(qiáng)度很、波長一定而強(qiáng)度很強(qiáng)強(qiáng)2、與、與靶材有關(guān)靶材有關(guān)，有一，有一個(gè)激發(fā)電壓有關(guān)，與管個(gè)激發(fā)電壓有關(guān)，與管電流無管電流無管3、特征譜的產(chǎn)生與靶、特征譜的產(chǎn)生與靶材原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)如材原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)如K，K（核外不同能（核外不同能級(jí)之間能量差級(jí)之間能量差X射射線光子能量）線光子能量） X X射線與物質(zhì)相互作用時(shí)，就其射線與物質(zhì)相互作用時(shí)，就其能量轉(zhuǎn)換而言可分為三個(gè)部分能量轉(zhuǎn)換而言可分為三個(gè)部分: 散射散射 透射透射 吸收吸收1.4、 X射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用 相干散射相干散

22、射: :（湯姆遜散射（湯姆遜散射/ /彈彈性散射）性散射） X射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用相干散射是相干散射是X射線在晶體中射線在晶體中產(chǎn)生衍射的基產(chǎn)生衍射的基礎(chǔ)。礎(chǔ)。A、與物質(zhì)原子中、與物質(zhì)原子中束縛力較大束縛力較大的的電子（內(nèi)層電子）的作用。電子（內(nèi)層電子）的作用。X射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用B、電子作、電子作受迫振動(dòng)受迫振動(dòng)發(fā)射電磁發(fā)射電磁波，稱散射波。波，稱散射波。C、各散射波之間符合振動(dòng)方向、各散射波之間符合振動(dòng)方向相同、頻率相同、位相差恒定的相同、頻率相同、位相差恒定的干涉條件，可干涉條件，可產(chǎn)生干涉作用產(chǎn)生干涉作用。入射入射X射線射線 束縛較弱的外層電束縛較弱的外層電子

23、或自由電子子或自由電子 反沖電子反沖電子 散射散射X射線射線 的波長變長了。的波長變長了。 x射線非相干散射射線非相干散射 非相干散射不能參與晶體非相干散射不能參與晶體對(duì)對(duì)X射線的衍射，只會(huì)在射線的衍射，只會(huì)在衍射圖上形成不利的衍射圖上形成不利的背景背景。X射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用l特點(diǎn)：特點(diǎn)：lA、X射線作用于束縛較小的外層電子射線作用于束縛較小的外層電子或自由電子。或自由電子。X射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用B、散射、散射X射線的波長變長了。射線的波長變長了。散射散射X射線波長的改變與傳播方向存在如射線波長的改變與傳播方向存在如下的關(guān)系：下的關(guān)系：=0.0024(1-cos2)

24、C、由于散射、由于散射X射線的波長隨散射方向而變，射線的波長隨散射方向而變，不能產(chǎn)生干涉效應(yīng)不能產(chǎn)生干涉效應(yīng)。故這種。故這種X射線散射稱射線散射稱為非相干散射。為非相干散射。我國著名的物理學(xué)家吳有訓(xùn)與美國物理學(xué)家康普頓一我國著名的物理學(xué)家吳有訓(xùn)與美國物理學(xué)家康普頓一起在起在1924年發(fā)現(xiàn)的此效應(yīng)。故亦稱康普頓吳有訓(xùn)效應(yīng)年發(fā)現(xiàn)的此效應(yīng)。故亦稱康普頓吳有訓(xùn)效應(yīng) l在非彈性散射中，除康普頓散射外，在非彈性散射中，除康普頓散射外，l還有還有拉曼散射、熱漫散射、黃昆散射（拉曼散射、熱漫散射、黃昆散射（了了解解）。l拉曼散射拉曼散射：是：是X X射線光子能量比殼層電子臨射線光子能量比殼層電子臨界激發(fā)能小得

25、非常多時(shí)發(fā)生的共振散射。界激發(fā)能小得非常多時(shí)發(fā)生的共振散射。利用拉曼散射可以利用拉曼散射可以測量物質(zhì)內(nèi)的電子狀態(tài)測量物質(zhì)內(nèi)的電子狀態(tài)變化。變化。X射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用l熱漫散射熱漫散射：是：是X射線光子與聲子射線光子與聲子（諧（諧振動(dòng)的能量的量子化）碰撞造成的。振動(dòng)的能量的量子化）碰撞造成的。光子的能量損失很少，可以把它看成光子的能量損失很少，可以把它看成晶格熱振動(dòng)造成的晶格畸變引起的漫晶格熱振動(dòng)造成的晶格畸變引起的漫散射。利用熱漫散射可以散射。利用熱漫散射可以測定物質(zhì)的測定物質(zhì)的特征溫度等熱學(xué)性質(zhì)，判斷原子間結(jié)特征溫度等熱學(xué)性質(zhì)，判斷原子間結(jié)合力。合力。X射線與物質(zhì)的作用射線與物

26、質(zhì)的作用l黃昆散射黃昆散射：是：是晶格靜畸變晶格靜畸變 引起的漫引起的漫散射，這種散射引起的散射，這種散射引起的X X射線能量損射線能量損失也很少。利用黃昆散射可以失也很少。利用黃昆散射可以測定測定晶體缺陷及其附近的應(yīng)力場、原子晶體缺陷及其附近的應(yīng)力場、原子偏聚、短程有序等偏聚、短程有序等。l彈性散射 湯姆遜散射、l非彈性散射 康普頓散射68 完全非彈性碰撞（好比經(jīng)典中的碰后粘在一起）完全非彈性碰撞（好比經(jīng)典中的碰后粘在一起）：光子被電子完全吸收（光子被電子完全吸收（“粘在一起粘在一起”），電子能量），電子能量增加增加, 電子能量足夠大時(shí)成為光電子逸出。電子能量足夠大時(shí)成為光電子逸出。即光電效

27、應(yīng)即光電效應(yīng)經(jīng)典力學(xué)典型情況經(jīng)典力學(xué)典型情況完全非彈性碰撞完全非彈性碰撞彈性碰撞彈性碰撞非彈性碰撞非彈性碰撞* 光子、電子均視為光子、電子均視為“點(diǎn)粒子點(diǎn)粒子”，所以不考慮一般，所以不考慮一般 非彈性碰撞非彈性碰撞非彈性碰撞就是在經(jīng)典理論中的碰后有形變，比如碰扁、變非彈性碰撞就是在經(jīng)典理論中的碰后有形變，比如碰扁、變形。既然是點(diǎn)粒子，自然沒有大小，也就無所謂形變了，故形。既然是點(diǎn)粒子，自然沒有大小，也就無所謂形變了，故不考慮該種類型的碰撞。不考慮該種類型的碰撞。69 彈性彈性碰撞碰撞原子量越小物質(zhì)發(fā)生第二種碰撞概率越大，原子量越小物質(zhì)發(fā)生第二種碰撞概率越大，康普頓效應(yīng)顯著?？灯疹D效應(yīng)顯著。光子

28、光子內(nèi)層電子內(nèi)層電子束縛強(qiáng)束縛強(qiáng)光子光子原子原子mM光子能量不變光子能量不變0彈性散射彈性散射相當(dāng)于相當(dāng)于光子光子外層電子外層電子束縛弱束縛弱光子光子自由電子自由電子光子能量減少光子能量減少電子獲得能電子獲得能量反沖量反沖 ,康普頓散射康普頓散射相當(dāng)于相當(dāng)于1 1）波長的改變（）波長的改變（ - - 0 0）與物質(zhì)無關(guān)，只）與物質(zhì)無關(guān)，只與角度有關(guān)。與角度有關(guān)。2 2）原子量越小的物質(zhì)，康普頓效應(yīng)越顯著）原子量越小的物質(zhì)，康普頓效應(yīng)越顯著一一定定，輕輕元元素素散散射射一一定定，較較大大0II3 3）入射波波長越短康普頓效應(yīng)越顯著。）入射波波長越短康普頓效應(yīng)越顯著。72時(shí)康普頓散射的情況入射，和

29、紫光（光（比較用 )A4000)A5 . 0o2o1X解：波長改變量相同，均為解：波長改變量相同，均為oA048. 02sin22c光光對(duì)對(duì)X%6 . 95 . 0048. 01對(duì)紫光對(duì)紫光%0012. 04000048. 02入射光能量較低入射光能量較低)(c時(shí)，康普頓效應(yīng)不顯著，將主要時(shí)，康普頓效應(yīng)不顯著，將主要觀察到光電效應(yīng)觀察到光電效應(yīng))(o觀察到光電效應(yīng)。普頓效應(yīng)不明顯，主要或紫外光入射），康能量較低時(shí)（如可見光是顯著的。在入射光子才可比擬時(shí)，康普頓效應(yīng)子的康普頓波長只有在入射光波長與電c X射線通過物質(zhì)時(shí)，射線通過物質(zhì)時(shí)，X射線的強(qiáng)射線的強(qiáng)度會(huì)衰減。度會(huì)衰減。 其中，因其中，因散射

30、散射引起的衰減引起的衰減遠(yuǎn)遠(yuǎn)小遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于于因因吸收吸收導(dǎo)致的衰減量。因此，導(dǎo)致的衰減量。因此，可以近似地認(rèn)為，可以近似地認(rèn)為，X射線通過物射線通過物質(zhì)后其強(qiáng)度的衰減是由于物質(zhì)對(duì)質(zhì)后其強(qiáng)度的衰減是由于物質(zhì)對(duì)它的吸收所造成的。它的吸收所造成的。X射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用uxXeII0I0和和Ix分別為入射和透過物分別為入射和透過物質(zhì)后質(zhì)后X射線的強(qiáng)度，射線的強(qiáng)度，X為厚為厚度。度。 衰減的程度可以用吸收系數(shù)來表征衰減的程度可以用吸收系數(shù)來表征：X射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用u為物質(zhì)的線吸收系數(shù)為物質(zhì)的線吸收系數(shù) 意義意義：當(dāng)：當(dāng)X射線通過物質(zhì)時(shí)，在射線通過物質(zhì)時(shí)，在X射線傳播方向上，射線

31、傳播方向上，單位長度上單位長度上X射射線強(qiáng)度的衰減程度線強(qiáng)度的衰減程度（cm-1)。它與。它與物質(zhì)的物質(zhì)的種類、密度和種類、密度和X射線的射線的有關(guān)。有關(guān)。波長越大吸收越強(qiáng)。波長越大吸收越強(qiáng)。X射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用 單位為單位為cm2/g, 則：則： 實(shí)際中最常用的是物質(zhì)的實(shí)際中最常用的是物質(zhì)的質(zhì)量吸收系數(shù)質(zhì)量吸收系數(shù)um為物質(zhì)的密度。質(zhì)量吸收系數(shù)的為物質(zhì)的密度。質(zhì)量吸收系數(shù)的意義意義是是單位質(zhì)量物質(zhì)對(duì)單位質(zhì)量物質(zhì)對(duì)X射線的衰減程度。射線的衰減程度。 mxmxeII0X射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用 質(zhì)量吸收系數(shù)與物質(zhì)的密度和狀態(tài)質(zhì)量吸收系數(shù)與物質(zhì)的密度和狀態(tài)無關(guān)無關(guān)，而與物質(zhì)的

32、原子序數(shù)（即原，而與物質(zhì)的原子序數(shù)（即原子的種類）和入射子的種類）和入射X X射線的波長射線的波長有有關(guān)關(guān)。它們的關(guān)系為：。它們的關(guān)系為： K K為常數(shù)。為常數(shù)。質(zhì)量質(zhì)量吸收系數(shù)反映了不同物質(zhì)對(duì)吸收系數(shù)反映了不同物質(zhì)對(duì)X X射線的吸收程度。射線的吸收程度。 33ZKmX射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用 1）吸收系數(shù)隨）吸收系數(shù)隨波長的增大而增波長的增大而增大大, 且在一定區(qū)間內(nèi)是連續(xù)變化且在一定區(qū)間內(nèi)是連續(xù)變化的。這是因?yàn)榈摹＿@是因?yàn)閄射線的波長越長射線的波長越長越容易被物質(zhì)所吸收。越容易被物質(zhì)所吸收。X射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用2）在某些波長的位置上產(chǎn)生跳躍式的）在某些波長的位置上產(chǎn)生

33、跳躍式的突變。即突變。即吸收限吸收限或或激發(fā)限激發(fā)限的存在。的存在。如果吸收體中是由兩種以上的元素如果吸收體中是由兩種以上的元素組成的化合物或混合物、或溶液，其組成的化合物或混合物、或溶液，其總的質(zhì)量吸收系數(shù)為：總的質(zhì)量吸收系數(shù)為： um=w1um1+ w2um2+ + wpump w1 , w2 和和wp 為該吸收體中各組分的質(zhì)量分為該吸收體中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù) um1 , um2 和和ump為該吸收體中各組分的質(zhì)量為該吸收體中各組分的質(zhì)量吸收系數(shù)吸收系數(shù) X射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用 計(jì)算計(jì)算SiO2對(duì)對(duì)Cu的的K輻射的質(zhì)量吸收輻射的質(zhì)量吸收系數(shù)（系數(shù)（1.5418 ）已知原子量）已

34、知原子量Si=28.08, O=16.0。AX射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用例題例題：則則SiO2的質(zhì)量吸收系數(shù)為：的質(zhì)量吸收系數(shù)為： 解：查附表解：查附表2得得Si、O對(duì)對(duì)Cu的的K輻輻射的質(zhì)量吸收系數(shù)射的質(zhì)量吸收系數(shù)m（Si）=60.3, m（O）12.7).(09.350 .16209.287 .120 .1623 .6009.282)(2gcmSiOm 光電效應(yīng)光電效應(yīng) 以光子以光子激發(fā)原子所發(fā)生的激發(fā)和激發(fā)原子所發(fā)生的激發(fā)和輻射過程。輻射過程。 當(dāng)一個(gè)具有足夠能量的當(dāng)一個(gè)具有足夠能量的X射線光射線光子與物質(zhì)中的原子相互碰撞時(shí)，從原子與物質(zhì)中的原子相互碰撞時(shí)，從原子內(nèi)部（子內(nèi)部（ 例

35、如例如K層）擊出一個(gè)電子，層）擊出一個(gè)電子，同時(shí)發(fā)生輻射而產(chǎn)生特征同時(shí)發(fā)生輻射而產(chǎn)生特征X射線。被射線。被擊出的電子稱為擊出的電子稱為光電子光電子；所輻射的；所輻射的次次級(jí)級(jí)X射線射線稱為標(biāo)識(shí)稱為標(biāo)識(shí)X射線或射線或熒光熒光X射線射線。X射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用hchWKX射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用hchWeVKK)(4 .12nmVeVhcKKKX射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用lk k 從激發(fā)光電效應(yīng)的角度說，從激發(fā)光電效應(yīng)的角度說，稱為稱為激發(fā)限波長激發(fā)限波長，意義是只有入，意義是只有入射的射的X X射線波長達(dá)到或小于它時(shí)，射線波長達(dá)到或小于它時(shí)，才能激發(fā)物質(zhì)的二次特征才能激

36、發(fā)物質(zhì)的二次特征X X射線。射線。從從X射線被吸收的角度看，稱為射線被吸收的角度看，稱為吸收吸收限波長限波長。意義是當(dāng)入射的。意義是當(dāng)入射的X射線的波長達(dá)射線的波長達(dá)到它時(shí)，入射到它時(shí)，入射X射線將被該物質(zhì)強(qiáng)烈吸收，射線將被該物質(zhì)強(qiáng)烈吸收，并產(chǎn)生光電效應(yīng)。并產(chǎn)生光電效應(yīng)。 在不同的場合，對(duì)于在不同的場合，對(duì)于K K 有不同的要求：有不同的要求：衍射分析中衍射分析中，熒光，熒光X X射線增加衍射花樣的射線增加衍射花樣的背底，因此要盡量避免。背底，因此要盡量避免。( (陽極材料的陽極材料的K K 大于樣品物質(zhì)的大于樣品物質(zhì)的K K) ) X X射線熒光分析中射線熒光分析中，希望得到盡可能強(qiáng)的，希望

37、得到盡可能強(qiáng)的熒光熒光X X射線，因此，激發(fā)源的射線，因此，激發(fā)源的K K 應(yīng)小于應(yīng)小于樣品物質(zhì)的樣品物質(zhì)的K KX射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用 處于電離態(tài)的原子中的電子發(fā)生處于電離態(tài)的原子中的電子發(fā)生能級(jí)躍遷（退激）時(shí)，所釋放的能能級(jí)躍遷（退激）時(shí)，所釋放的能量使另一核外電子被電離，此電子量使另一核外電子被電離，此電子即為俄歇電子。即為俄歇電子。 即：當(dāng)特征即：當(dāng)特征X-RayX-Ray光子的能量足夠大光子的能量足夠大時(shí)，可以再次激發(fā)原子的外層電子，時(shí)，可以再次激發(fā)原子的外層電子，使之成為自由電子，并勉出樣品。使之成為自由電子，并勉出樣品。 俄歇電子的能量范圍：俄歇電子的能量范圍：501

38、500eV501500eV。 X射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用l特征X射線與熒光X射線（二次特征X射線）的區(qū)別是什么？ X射線衍射分析中，在大多數(shù)情況下都射線衍射分析中，在大多數(shù)情況下都希望所使用的希望所使用的X射線波長單一，即射線波長單一，即“單單色色”X射線。射線。 利用材料的利用材料的K系吸收限，選擇合適的濾系吸收限，選擇合適的濾波材料，使吸收限波材料，使吸收限k剛好位于特征剛好位于特征x射線射線的的K及及K輻射之間，能夠輻射之間，能夠?yàn)V掉濾掉K而而K輻輻射強(qiáng)度損失較小射強(qiáng)度損失較小，從而，從而得到單色的得到單色的K Ni 的吸收限的吸收限: 0.14869nm，它對(duì)它對(duì)0.14869

39、nm波長及稍短波長的波長及稍短波長的X射線有射線有強(qiáng)烈的吸收。而對(duì)比強(qiáng)烈的吸收。而對(duì)比0.14869稍長的稍長的X射線吸收很小。射線吸收很小。Cu靶靶X射線射線:K=0.15418nm K=0.13922nm l濾波片的選用原則濾波片的選用原則 濾波片的材料依靶的材料而定濾波片的材料依靶的材料而定。 當(dāng)當(dāng)Z Z靶靶4040時(shí)，時(shí)， Z Z濾濾=Z=Z靶靶-1 -1 當(dāng)當(dāng)Z Z靶靶4040時(shí)，時(shí)， Z Z濾濾=Z=Z靶靶- -2 2陽極靶的選擇：陽極靶的選擇：為避免樣品強(qiáng)烈吸收入射為避免樣品強(qiáng)烈吸收入射X射線產(chǎn)射線產(chǎn)生熒光幅射，對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生干擾。生熒光幅射，對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生干擾。必須根據(jù)所測樣品

40、的化學(xué)成分選用不必須根據(jù)所測樣品的化學(xué)成分選用不同靶材的同靶材的X射線管。射線管。原則是：原則是：Z靶靶Z樣品樣品+1 l應(yīng)當(dāng)避免使用比樣品中的主元素的原子序應(yīng)當(dāng)避免使用比樣品中的主元素的原子序數(shù)大數(shù)大26（尤其是（尤其是2）的材料作靶材。）的材料作靶材。l例如例如: 鐵為主的樣品，選用鐵為主的樣品，選用Co或或Fe靶靶,不選不選用用Ni或或Cu靶。靶。l實(shí)際工作中最常用的是實(shí)際工作中最常用的是Cu及及Fe和和Co靶。靶。Cu靶適用于除靶適用于除Co、Fe、Mn、Cr等元素為等元素為主的樣品。主的樣品。xxx 氣體探測器X射線射入氣體，在離子增殖過程中，受激原子退激，發(fā)射紫外光子，這些光子射到

41、陰極上產(chǎn)生光電子，光電子向陽極漂移，又引起離子增殖，于是在管中形成自激放電。為了使之能夠計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器中充有有機(jī)氣體或鹵素蒸氣，能吸收光子，起到猝熄作用 正比計(jì)數(shù)器蓋革計(jì)數(shù)器閃爍計(jì)數(shù)器它是由閃爍體(也稱熒光體)和光電倍增管構(gòu)成它的工作原理是：射線在閃爍體中產(chǎn)生的光子，打到光電倍增管的陰極上產(chǎn)生光電子，光電子的電子流通過倍增管放大并被陽極接收，形成了一個(gè)電脈沖l P16 習(xí)題習(xí)題 5、6l補(bǔ)充補(bǔ)充： 一、在一、在X X射線衍射分析實(shí)驗(yàn)中選射線衍射分析實(shí)驗(yàn)中選擇擇靶材靶材以及濾波片的原則是什以及濾波片的原則是什么？已知一個(gè)以么？已知一個(gè)以Fe為主要成分為主要成分的樣品，試選擇合適的的樣品，試選擇合適

42、的靶材靶材和和合適的濾波片。合適的濾波片。l補(bǔ)充作業(yè)補(bǔ)充作業(yè)l二、特征二、特征X射線產(chǎn)生的機(jī)理是什么？射線產(chǎn)生的機(jī)理是什么？l 熒光熒光X射線、俄歇電子、光電子分別射線、俄歇電子、光電子分別是如何產(chǎn)生的？是如何產(chǎn)生的？l由輻射源發(fā)出的高能粒子流l射線l 射線l中子流既電磁輻射也是電離輻射l最初的物理階段：只持續(xù)很短的時(shí)間（10-16秒），在這一瞬間能量沉積在細(xì)胞內(nèi)并引起電離。l物理化學(xué)階段：大約持續(xù)10-16秒。在這段時(shí)間中，離子與其他水分子相互作用形成一些新產(chǎn)物。l化學(xué)階段：持續(xù)幾秒鐘，在此期間，反應(yīng)產(chǎn)物與細(xì)胞的重要有機(jī)分子相互作用。自由基和氧化劑可能破壞構(gòu)成染色體的復(fù)雜分子。l生物階段：在

43、這個(gè)階段，時(shí)間長短從幾十分鐘變化到機(jī)十年，這要看特定的癥狀而定。可能導(dǎo)致：細(xì)胞早期死亡；阻止細(xì)胞分裂或延遲細(xì)胞分裂；細(xì)胞永久性的變形，一直可持續(xù)到子代細(xì)胞。113繼發(fā)反應(yīng)DNA分子受損傷DNA分子修復(fù)錯(cuò)誤基因突變細(xì)胞變異細(xì)胞死亡生殖細(xì)胞體細(xì)胞致癌效應(yīng)臨床可見損傷生物體死亡遺傳效應(yīng)與DNA分子反應(yīng)電離輻射DNA分子吸收能量水分子吸收能量DNA分子被激發(fā)電離水分子被激發(fā)電離可擴(kuò)散的自由基DNA分子的原發(fā)損傷輻射誘發(fā)損傷形成過程示意圖116l定義：在質(zhì)量為dm的某體積元空氣中放出的全部電子完全被空氣阻止時(shí)，若所形成的同一種符號(hào)的離子總電荷的絕對(duì)值為dQ，則dQ/dm稱為該射線的照射量。用X表示。 則

44、：X dQ/dml單位（SI）：庫/千克，C/kg， 或X射線在1千克干燥的、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣中產(chǎn)生電離電荷為1庫倫的正離子和等量負(fù)離子的照射量，稱為1庫/千克。l照射量是用電離電荷的數(shù)量來衡量的。因?yàn)樵诳諝庵挟a(chǎn)生一對(duì)離子所需吸收射線的能量是一定的，所以照射量與空氣對(duì)射線的能量吸收密度有對(duì)應(yīng)的關(guān)系。l照射量是專對(duì)或X射線而言的物理量。l 或X射線通過物質(zhì)時(shí)，由光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、或電子對(duì)效應(yīng)等產(chǎn)生電子，從而使射線的能量有所損失。所產(chǎn)生的電子還可使物質(zhì)產(chǎn)生次級(jí)電離。l或X射線的照射量就是根據(jù)光子所引起的電離的能力來定義的。l照射量的老的專用單位是倫琴（R）， 1倫琴（R）2.58 10-4庫/

45、千克l照射量率：單位時(shí)間內(nèi)的照射量 單位：庫/千克. 秒，C/kg.s 老的專用單位：倫琴/時(shí)，微倫/秒l定義：設(shè)致電離輻射給予某物質(zhì)質(zhì)量元dm的平均能量為d ，則稱 D d / dm 為吸收劑量。l單位（SI）：戈瑞（Gy），每千克物質(zhì)吸收輻射能量為1焦耳的吸收劑量為1戈瑞。 1Gy1J/kgl吸收劑量老的單位為拉德（rad），每千克物質(zhì)吸收輻射能量為0.01焦耳的吸收劑量為1拉德。 1rad0.01Gyl與照射量的概念相比，生物效應(yīng)與吸收劑量的概念聯(lián)系的更緊密一些。l吸收劑量率：單位時(shí)間的吸收劑量稱為吸收劑量率 單位：戈瑞/秒，Gy/s 老的單位：拉德（rad）/秒，毫拉德/小時(shí)，等。Dl

46、因?yàn)椴煌N類或能量的輻照下，不同機(jī)體組織、器官即使吸收劑量相同輻射所生的有害影響并不相同， 例如：在1倫琴照射量的照射下，每千克人體組織、骨骼及水所吸收的能量分別為9.6510-3J，1.610-2J ，1.010-2 J 。所以在未加說明的情況下單用吸收劑量D并不能對(duì)輻射引起的健康方面的有害效應(yīng)作出正確估計(jì)。l定義：設(shè)機(jī)體組織中某一點(diǎn)的劑量當(dāng)量為H， 則：HDQN D為吸收劑量，Q為品質(zhì)因數(shù)，N為其他修正因數(shù)的乘積l單位（SI）：希沃特，Sv 劑量當(dāng)量（Sv）吸收劑量（Gy）Q Nl老的單位：雷姆，rem 劑量當(dāng)量（rem）吸收劑量（rad）Q 1 Sv=1J/kg=100 rem （ICR

47、P指定N為1）l分倍數(shù)：在原來單位之前加上詞頭毫（m）（千分之一），及加上微（）（百萬分之一）l劑量當(dāng)量率：單位時(shí)間的劑量當(dāng)量。l單位：Sv/s，rem/m輻射類型Q 值X、射線1熱中子2.3快中子和質(zhì)子10粒子20l隱蔽不一察覺l損傷性非常大l與輻射的劑量以及部位有很大關(guān)系l對(duì)分裂的細(xì)胞的殺傷尤為嚴(yán)重l充分認(rèn)識(shí)其危害l要有良好的安全意識(shí)l采用適當(dāng)?shù)姆椒?34電離輻射標(biāo)志電離輻射標(biāo)志135警告標(biāo)志的含義是警告標(biāo)志的含義是使人們注意可能發(fā)使人們注意可能發(fā)生的危險(xiǎn)。生的危險(xiǎn)。136 國際原子能機(jī)構(gòu)（國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)2007年年2月月15日宣布啟

48、用一個(gè)新的放射性物質(zhì)危險(xiǎn)警告標(biāo)志日宣布啟用一個(gè)新的放射性物質(zhì)危險(xiǎn)警告標(biāo)志（ISO 21482: 2006）。）。 新標(biāo)志將是對(duì)傳統(tǒng)輻射警告標(biāo)志的補(bǔ)充，但無意取代新標(biāo)志將是對(duì)傳統(tǒng)輻射警告標(biāo)志的補(bǔ)充，但無意取代基本的電離輻射標(biāo)志（基本的電離輻射標(biāo)志（ISO 361）。）。 新標(biāo)志用以識(shí)別可導(dǎo)致死亡或嚴(yán)重?fù)p傷的危險(xiǎn)源，即新標(biāo)志用以識(shí)別可導(dǎo)致死亡或嚴(yán)重?fù)p傷的危險(xiǎn)源，即類、類、類和類和類放射源，例如輻照裝置、遠(yuǎn)距放射類放射源，例如輻照裝置、遠(yuǎn)距放射治療源、工業(yè)治療源、工業(yè)射線探傷源等。將該標(biāo)志設(shè)置在貯源裝射線探傷源等。將該標(biāo)志設(shè)置在貯源裝置的表面，以警告人們不要試圖拆卸裝置或靠近該裝置的表面，以警告人們

49、不要試圖拆卸裝置或靠近該裝置。這個(gè)標(biāo)識(shí)在正常使用的情況下是不可見的，但是置。這個(gè)標(biāo)識(shí)在正常使用的情況下是不可見的，但是如果有人試圖拆卸含有放射性物質(zhì)的設(shè)備，它就會(huì)顯如果有人試圖拆卸含有放射性物質(zhì)的設(shè)備，它就會(huì)顯露出來。露出來。 該標(biāo)志不應(yīng)設(shè)置在建筑物入口的門上，也不應(yīng)設(shè)置在該標(biāo)志不應(yīng)設(shè)置在建筑物入口的門上，也不應(yīng)設(shè)置在運(yùn)輸貨包或集裝箱表面。運(yùn)輸貨包或集裝箱表面。 137lare dependent upon:Total energy depositedDistribution of deposited energyLow dose, low-dose rate radiation exposu

50、re. The effects are in great dispute. It is thought that the effects of a protracted dose of radiation are not as great as with an acute dose because of biological repair mechanisms.lSensitivity of the unbornRapidly dividing cells are radiosensitivelPotential effectsLow birth weight - (most common)M

51、ental retardationChance of childhood cancer lMost radiation overexposures from analytical x-ray equipment are to the extremities. lFor x-rays of about 5-30 keV, irradiation of the fingers or hands does not result in significant damage to blood-forming tissue.lAt high exposures some general somatic e

52、ffects to the skin can occur. Very high exposures may necessitate skin grafting or amputation of the affected extremity. lBiological effects can be observed at 10 rem in special blood studies. Typically effects are visually observed at 50 to 100 rem.lMost nerve endings are near the surface of the sk

53、inlHigh energy x-rays penetrate the outer layer of the skin that contains most of the nerve endings so one does not feel an X-Ray burn until the damage has been donelX-rays penetrate to the deeper, basal skin layer, damaging or killing the rapidly dividing germinal cells, that are destined to replac

54、e the outer layers143 2、修復(fù)。當(dāng)吸收的輻射劑量達(dá)到一定水平時(shí)，細(xì)胞核內(nèi)的DNA即可由于輻射的直接作用或者間接作用而受到損傷，但在某些劑量下機(jī)體能通過自身的代謝過程對(duì)受損傷的細(xì)胞或局部組織（器官）進(jìn)行修復(fù)。這種修復(fù)作用程度的大小，既與原初損傷的程度有關(guān)，又可能因個(gè)體間的差異而有所不同。近年來的實(shí)驗(yàn)表明，某些抗放藥物對(duì)于加強(qiáng)和促進(jìn)細(xì)胞損傷的修復(fù)有著明顯的作用。144 如果細(xì)胞變異出現(xiàn)在體細(xì)胞，就有可如果細(xì)胞變異出現(xiàn)在體細(xì)胞，就有可能使細(xì)胞變得具有腫瘤（癌）細(xì)胞的性質(zhì)能使細(xì)胞變得具有腫瘤（癌）細(xì)胞的性質(zhì)，即輻射的致癌作用。，即輻射的致癌作用。 如果出現(xiàn)變異的細(xì)胞是生殖細(xì)胞（精

55、如果出現(xiàn)變異的細(xì)胞是生殖細(xì)胞（精細(xì)胞或卵細(xì)胞、或兩者），則變異的影響細(xì)胞或卵細(xì)胞、或兩者），則變異的影響將會(huì)在由這種生殖細(xì)胞產(chǎn)生的胚胎以及其將會(huì)在由這種生殖細(xì)胞產(chǎn)生的胚胎以及其繁衍的所有的后代中表現(xiàn)出來，這就是輻繁衍的所有的后代中表現(xiàn)出來，這就是輻射的遺傳效應(yīng)。射的遺傳效應(yīng)。145三、三、 造成輻射損傷的類型造成輻射損傷的類型 射線對(duì)人體的危害，通常按照射方式可分為大劑量急射線對(duì)人體的危害，通常按照射方式可分為大劑量急性照射和小劑量慢性照射。性照射和小劑量慢性照射。 1、大劑量急性放射損傷、大劑量急性放射損傷 大劑量急性外照射輻射損傷是指人體一次或數(shù)次接受大劑量急性外照射輻射損傷是指人體一次或數(shù)次接受到總劑量超過到總劑量超過1Gy的急性照射所引起的損傷。當(dāng)人體全身的急性照射所引起的損傷。當(dāng)人體全身受到均勻性或者不均勻性照射后可引起全身性輻射損傷，受到均勻性或者不均勻性照射后可引起全身性輻射損傷，而在人體的某一器官和組織（如在腫瘤病人接受放射治療而在人體的某一器官和組織（