X射线的产生及其物理作用.ppt

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(1)基态:原子核外电子按照能量最低原理、泡利不相容原理、洪特
规则,分布于各能级上,处于能量最低状态,称为基态。(参见无
机化学)
泡利不相容原理:
原子中每个电子必须有独自一组四个量子数,
一个原子中不可能有运动状态完全相同的两个电子;
能量最低原则:电子总是按能量最低的状态分布。
洪特规则:由原子光谱的事实总结出的多条规则。其基本原则是:
基态多电子原子的电子总是首先自旋平行地、单独地填入简并轨道。
一、电磁辐射基础
(2)激发态、激发
—原子由基态转变为高能态(激发态)的过程。激发条件:
①:较高能级是空的或未填满,由泡利不相容原理决定
②:吸收能量等于两能级能量差。
愈接近原子核,电子能级愈低,电子愈稳定;
愈远离,愈高,不稳定。
电子可以在轨道间跃迁:低能级轨道→高能级轨道(吸收能量)
各层的轨道数为n2
电子层→电子亚层()→不同轨道
s亚层1个轨道
p亚层3个,px,py,pz
d亚层5个,dxy,dyz,dzx,dz2,dx2-y2
f亚层7个,
g亚层9个
一、电磁辐射基础
(3)激发能—电子激发前后所处能级(能量)之差。不稳
定,存在10-8~10-10s后返回基态。
(4)电子(能级)跃迁—原子中电子受激向高能级跃迁或
由高向低能级的跃迁。分为:
辐射跃迁——多余能量以电磁辐射形式放出;
无辐射跃迁——多余能量转化为内能。
(5)电离能——使原子中电子脱离原子核束缚的能量(eV)
分为一次电离、二次电离等。
一、电磁辐射基础

电磁波通过某物质时,从能量角度说分为:部分被散射,
部分被吸收,部分被透过。
(1)辐射的吸收实质:吸收辐射光子能量发生粒子的能级
跃迁,hγ=ΔE=E2-E1
不同物质因能级跃迁类型不同→对辐射的吸收不同→能级跃迁
不同→辐射被吸收程度对λ或γ的分布——吸收光谱不同
一、电磁辐射基础
热能
透射I0
散射X射线
荧光X射线(能级差),产生光电效应,X射线波长必须小于吸收限λk。
能级差为周围某壳层上电子吸收受激逸出成为二次电子——俄歇电子
吸收X光子
失去内层电子
外层电子填充放能
能级跃迁
一、电磁辐射基础
(2)辐射的发射
物质吸收能量后产生电磁辐射的现象,实质是辐射跃迁。
物质粒子发射辐射的强度对λ或γ的分布称为发射光谱,光致
发光粒子则称为荧(磷)光光谱。不同物质具有特定的特征发射光
谱;荧光吸收一次光子与发射二次光子的时间短(10-8~10-4),
而磷光的时间长,在10-4~10s间。
一、电磁辐射基础
(3)光谱的分类
吸收、发射、散射(拉曼散射谱)。
吸收与发射光谱按发生作用的物质微粒不同,可分为原子光谱
与分子光谱。
由于物质微粒能级跃迁的类型不同→能级差不同→吸收与发射
光谱波长范围不同→红外、紫外、可见光、X射线谱
按强度对波长的分布分为:
故除单晶衍射外,尽量扣除连续谱,以减轻对分析的干扰。
一、电磁辐射基础

阴极发射并在管电压作用下高速运动电子与物质碰
撞产生(1%能量),其余99%转为热能。

1)产生自由电子
2)使电子做定向高速运动
3)运动路径设置使其突然减速的障碍物
二、X射线的产生及X射线谱

相当于一个真空度为10-5~10-7mmHg的大真空二极管
(1)基本组成
1)阴极:W丝制成,发射热电子。
2)阳极:亦称靶—使电子突然减速,发射X射线。
常用靶材:Cr、Co、Ni、Cu、Ag、W等
二、X射线的产生及X射线谱