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X射线与物质的相互作用 123 ?X射线与物质相互作用的宏观效应: (波) 相干散射、衍射,界面的反射、折射,衰减(粒子)不相干散射,光电吸收及其二次效应(荧光,俄歇) 电子对的产生(E x >) 物质的变化:热效应改性辐射损伤(结构变化) ?微观本质:X射线与物质中电子的相互作用?理论处理方法: 经典电磁理论,量子力学 4 射线的相干散射?相干散射(λ不变,远场光学)?弹性散射(Ex 不变)? Ryleigh 散射?不相干散射( λ改变) ?非弹性散射(Ex 改变)? Compton 散射 Raman 散射 5 1) 自由电子的相干散射?电子在入射 X射线的交变电场作用下作受迫振动, 成为具有交变电矩的电偶极子。?电偶极子辐射出次级辐射,即散射 X射线。?电子受迫振动的频率与入射波的振动频率一致(不考虑阻尼),故散射波的频率与入射波一致, 也即散射波的波长与入射波相同。即相干散射, 对入射 X射线(原级)来说,这种散射只是改变方向而波长不变的一种次级辐射。 6由电动力学,一个电子作加速运动时,电磁辐射为式中为辐射方向, R为观察点与电子之间的距离, 20 ( , ) ( ( )) 4 ee E R t n n a t c R ?????? ????? ??? n ?R t t c ?? ? 7 (1) 入射 X射线为线偏振光令电场为,则, 设α为与的夹角,则 0 iwt E e ???? 0 ( ) iwt eE a t e m ??????? 0E ???n ? 2 ( ) 0 020 ( , ) sin 4 R iw t c e E E R t e c Rm ???? ??? e8式中负号表示在入射波前进方向上,散射波与入射波位相差 180 度,散射波的强度为为电子经典半径, 22 4 2 2 0 0 2 2 2 4 2 0 sin sin 16 e er e I I I R c R m ? ???? ? er 15 10 e r m ?? ? 9图6 单个电子的 X射线相干散射 O?p pxE pzE (2) 入射波为非偏振情况 10