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第十五章 X射线光谱与电子能谱分析法
一、概述
generalization
二、X射线与X射线谱
X-ray and X-ray spectrum
三、X射线的吸收、散射和衍射
absorption, diffuse and diffraction of X-ray
第一节 X射线和X射线光谱分析
X-ray spectrometry and electron spectroscopy
X-ray and X-ray spectrum analysis
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一、概述 generalization
X-射线：～50nm；
X-射线的能量与原子轨道能级差的数量级相同；
X-射线光谱
X-射线荧光分析
X-射线吸收光谱
X-射线衍射分析
X-射线荧光分析
利用元素内层电子跃迁产生的荧光光谱，应用于元素的定性、定量分析；固体表面薄层成分分析；
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电子能谱分析
电子能谱分析
紫外光电子能谱
X-射线光电子能谱
Auger电子能谱
利用元素受激发射的内层电子或价电子的能量分布进行元素的定性、定量分析；固体表面薄层成分分析；
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共同点
(1) 属原子发射光谱的范畴；
(2) 涉及到元素内层电子；
(3) 以X-射线为激发源；
(4) 可用于固体表层或薄层分析
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二、X射线与X射线光谱 X-ray and X-ray spectrum
1. 初级X射线的产生
X-射线：～50nm的电磁波；
～24 nm ； (超铀K系谱线) ～ (锂K系谱线)
高速电子撞击阳极(Cu、Cr等重金属)：热能(99%)+X射线(1%)
高速电子撞击使阳极元素的内层电子激发；产生X射线辐射；
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（1） 连续X射线光谱
电子→靶原子，产生连续的电磁辐射，连续的X射线光谱；成因：
大量电子的能量转换是一个随机过程，多次碰撞；
阴极发射电子方向差异，能量损失随机；
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（2）X射线特征光谱
特征光谱产生：
碰撞→跃迁↑(高) →空穴→跃迁↓(低)
特征谱线的频率：
R=×107 m-1,Rydberg常数；
σ核外电子对核电荷的屏蔽常数；
n电子壳层数；c光速；Z原子序数；
不同元素具有自己的特征谱线——定性基础 。
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跃迁定则：
(1)主量子数 n≠0
(2)角量子数 L=±1
(3)内量子数 J=±1，0
J为L与磁量子数矢量和S；
 n=1,2,3，线系, 线系,  线系；
L→K层K； K1 、 K2
M→K层K ； K1 、 K2
N→K层K ； K 1 、 K 2
M→ L 层L ； L1 、 L2
N→L层L  ； L 1 、 L 2
N→M层M； M1 、 M2
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特征光谱——定性依据
L→K层；K 线系；
n1 =2，n2 =1；
不同元素具有自己的特征谱线 ——定性基础；
谱线强度——定量；
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三、X射线的吸收、散射与衍射 absorption, diffuse and diffraction of X-ray
1. X射线的吸收
dI0=-I0 l dl l：线性衰减系数；
dI0=-I0 m dm m：质量衰减系数；
dI0=-I0 n dn n：原子衰减系数；
衰减系数的物理意义：单位路程 (cm)、单位质量(g)、单位截面(cm2) 遇到一个原子时，强度的相对变化（衰减）；
符合光吸收定律：
I = I0 exp(- l l )
固体试样时，采用 m = l / （ ：密度）；
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