最新X射線(xiàn)物理基礎(chǔ)ppt課件.ppt

《最新X射線(xiàn)物理基礎(chǔ)ppt課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、X射線(xiàn)物理基礎(chǔ)X射線(xiàn)最早的應(yīng)用在X射線(xiàn)發(fā)現(xiàn)后幾個(gè)月醫(yī)生就用它來(lái)為病人服務(wù)右圖是紀(jì)念倫琴發(fā)現(xiàn)X射線(xiàn)100周年發(fā)行的紀(jì)念封X射線(xiàn)的性質(zhì)人的肉眼看不見(jiàn)X射線(xiàn)，但X射線(xiàn)能使氣體電離，使照相底片感光，能穿過(guò)不透明的物體，還能使熒光物質(zhì)發(fā)出熒光。X射線(xiàn)呈直線(xiàn)傳播，在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；當(dāng)穿過(guò)物體時(shí)僅部分被散射。X射線(xiàn)對(duì)動(dòng)物有機(jī)體（其中包括對(duì)人體）能產(chǎn)生巨大的生理上的影響，能殺傷生物細(xì)胞。X射線(xiàn)管的結(jié)構(gòu)為：X射線(xiàn)管（1）陰極——發(fā)射電子。一般由鎢絲制成，通電加熱后釋放出熱輻射電子。（2）?陽(yáng)極——靶，使電子突然減速并發(fā)出X射線(xiàn)。（3）?窗口

2、——X射線(xiàn)出射通道。既能讓X射線(xiàn)出射，又能使管密封。窗口材料用金屬鈹或硼酸鈹鋰構(gòu)成的林德曼玻璃。窗口與靶面常成3-6°的斜角，以減少靶面對(duì)出射X射線(xiàn)的阻礙。X射線(xiàn)管（4）????高速電子轉(zhuǎn)換成X射線(xiàn)的效率只有1%，其余99%都作為熱而散發(fā)了。所以靶材料要導(dǎo)熱性能好，常用黃銅或紫銅制作，還需要循環(huán)水冷卻。因此X射線(xiàn)管的功率有限，大功率需要用旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極（5）????焦點(diǎn)——陽(yáng)極靶表面被電子轟擊的一塊面積，X射線(xiàn)就是從這塊面積上發(fā)射出來(lái)的。焦點(diǎn)的尺寸和形狀是X射線(xiàn)管的重要特性之一。焦點(diǎn)的形狀取決于燈絲的形狀，螺形燈絲產(chǎn)生長(zhǎng)方形焦點(diǎn)

3、X射線(xiàn)衍射工作中希望細(xì)焦點(diǎn)和高強(qiáng)度；細(xì)焦點(diǎn)可提高分辨率；高強(qiáng)度則可縮短暴光時(shí)間旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極上述常用X射線(xiàn)管的功率為500～3000W。目前還有旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線(xiàn)管、細(xì)聚焦X射線(xiàn)管和閃光X射線(xiàn)管。因陽(yáng)極不斷旋轉(zhuǎn)，電子束轟擊部位不斷改變，故提高功率也不會(huì)燒熔靶面。目前有100kW的旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極，其功率比普通X射線(xiàn)管大數(shù)十倍。旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線(xiàn)譜---連續(xù)X射線(xiàn)譜X射線(xiàn)強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系曲線(xiàn)，稱(chēng)之X射線(xiàn)譜。在管壓很低時(shí)，小于20kv的曲線(xiàn)是連續(xù)變化的，故稱(chēng)之連續(xù)X射線(xiàn)譜，即連續(xù)譜。連續(xù)譜變化規(guī)律i1i2i3λI管流i3>i2>i1Iλ連續(xù)譜的總強(qiáng)度與效率

4、連續(xù)譜的總強(qiáng)度決定于U,I,Z三因素，即當(dāng)X射線(xiàn)管僅產(chǎn)生連續(xù)譜時(shí)，其效率為：X射線(xiàn)管的效率X射線(xiàn)管的效率η，是指電子流能量中用于產(chǎn)生X射線(xiàn)的百分?jǐn)?shù)，即隨著原子序數(shù)Z的增加，X射線(xiàn)管的效率提高，但即使用原子序數(shù)大的鎢靶，在管壓高達(dá)100kv的情況下，X射線(xiàn)管的效率也僅有1﹪左右，99％的能量都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。?duì)連續(xù)X射線(xiàn)譜的解釋1根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)的理論，一個(gè)帶負(fù)電荷的電子作加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電子周?chē)碾姶艌?chǎng)將發(fā)生急劇變化，此時(shí)必然要產(chǎn)生一個(gè)電磁波，或至少一個(gè)電磁脈沖。由于極大數(shù)量的電子射到陽(yáng)極上的時(shí)間和條件不可能相同，因而得到的電磁波將具有連續(xù)

5、的各種波長(zhǎng)，形成連續(xù)X射線(xiàn)譜。對(duì)連續(xù)X射線(xiàn)譜的解釋2量子力學(xué)概念，當(dāng)能量為ev的電子與靶的原子整體碰撞時(shí)，電子失去自己的能量，其中一部分以光子的形式輻射出去，每碰撞一次，產(chǎn)生一個(gè)能量為hv的光子。大量的電子在到達(dá)靶面的時(shí)間、條件均不同，而且還有多次碰撞，因而產(chǎn)生不同能量不同強(qiáng)度的光子序列，即形成連續(xù)譜。極限情況下，能量為ev的電子在碰撞中一下子把能量全部轉(zhuǎn)給光子，那么該光子獲得最高能量和具有最短波長(zhǎng)，即短波限λ0。都有一個(gè)最短波長(zhǎng)，稱(chēng)之短波限λ0，強(qiáng)度的最大值在λ0的1.5倍處。eV=hvmax=hc/λ0λ0=1.24/V（nm

6、）X射線(xiàn)譜---特征X射線(xiàn)譜當(dāng)管電壓超過(guò)某臨界值時(shí)，特征譜才會(huì)出現(xiàn)，該臨界電壓稱(chēng)激發(fā)電壓。當(dāng)管電壓增加時(shí)，連續(xù)譜和特征譜強(qiáng)度都增加，而特征譜對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)保持不變。鉬靶X射線(xiàn)管當(dāng)管電壓等于或高于20KV時(shí)，則除連續(xù)X射線(xiàn)譜外，位于一定波長(zhǎng)處還疊加有少數(shù)強(qiáng)譜線(xiàn)，它們即特征X射線(xiàn)譜。鉬靶X射線(xiàn)管在35KV電壓下的譜線(xiàn)，其特征x射線(xiàn)分別位于0.63?和0.71?處，后者的強(qiáng)度約為前者強(qiáng)度的五倍。這兩條譜線(xiàn)稱(chēng)鉬的K系特征X射線(xiàn)的產(chǎn)生機(jī)理特征X射線(xiàn)的產(chǎn)生機(jī)理與靶物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)有關(guān)。原子殼層按其能量大小分為數(shù)層，通常用K、L、M、N等字母代表它們

7、的名稱(chēng)。但當(dāng)管電壓達(dá)到或超過(guò)某一臨界值時(shí)，則陰極發(fā)出的電子在電場(chǎng)加速下，可以將靶物質(zhì)原子深層的電子擊到能量較高的外部殼層或擊出原子外，使原子電離。陰極電子將自已的能量給予受激發(fā)的原子，而使它的能量增高，原子處于激發(fā)狀態(tài)。如果K層電子被擊出K層，稱(chēng)K激發(fā)，L層電子被擊出L層，稱(chēng)L激發(fā)，其余各層依此類(lèi)推。產(chǎn)生K激發(fā)的能量為WK＝hυK，陰極電子的能量必須滿(mǎn)足eV≥WK＝hυK，才能產(chǎn)生K激發(fā)。其臨界值為eVK＝WK，VK稱(chēng)之臨界激發(fā)電壓。特征X射線(xiàn)的產(chǎn)生機(jī)理處于激發(fā)狀態(tài)的原子有自發(fā)回到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向，此時(shí)外層電子將填充內(nèi)層空位，相應(yīng)伴

8、隨著原子能量的降低。原子從高能態(tài)變成低能態(tài)時(shí)，多出的能量以X射線(xiàn)形式輻射出來(lái)。因物質(zhì)一定，原子結(jié)構(gòu)一定，兩特定能級(jí)間的能量差一定，故輻射出的特征X射線(xiàn)波長(zhǎng)一定。當(dāng)K電子被打出K層時(shí)，如L層電子來(lái)填充K空位時(shí)，則產(chǎn)生Kα輻射。此X射線(xiàn)的能量為電子躍遷