相关内容(Related topics)
X-射线管、轫致辐射、特征辐射、能级、晶体结构、晶格常数、吸收、吸收边沿、干涉、布拉格等式、衍射级
原理和任务(Principle and task)
用不同的单晶分析阳极铜的X-射线谱，并把结果绘制成图。从衍射倾角的不同位置，可以确定特征谱线的能量。 实验设备(Equipment)
09058.99 1 X-射线基本组件，35kV
09058.10 1 X-射线的角度计，35kV
铜 X-射线管的插入组件 09058.50 1
塑料拖把头计数管，B 型 09005.00 1
晶体锂-氟化物，裱好的 09056.05 1
晶体钾-溴化物，裱好的 09056.01 1
can总线电路记录设备：
X-Y记录仪 11416.97 1
连接线缆，100cm，红 07363.01 2
连接线缆，100cm，兰 07363.04 2
或者
X-射线组件软件，35kV 14407.61 1
数据线，插头/插座，9针 14602.00 1
计算机
课题(Problems)
1．使用锂-氟（Li-F）单晶分析仪，记录阳极铜发射的X-射线的强度，在最大阳极电压和阳极电流处，与布拉格角的的函数关系。
例图1 X-射线分析仪实验设备
2．换用钾-溴（K-Br）单晶做分析仪，重复步骤1。
防鸟刺
3．铜的特征谱线的能量值将被计算出来，并与铜不同能级系列的能量进行比较。
实验设备组装和实验过程(Set-up and procedure)
按例图1连接实验设备，在X-射线仪的输出管固定一个光圈管。（锂-氟（Li-F）晶体是直径1mm的管子，钾-溴（K-Br）晶体是直径2mm的管子）。
把X-射线仪的开关关掉，在实验设备基板面的相应的套接口上连接好角度计和计数管，在中间放置角度计和裱好的晶体分析仪，设置计数管在右档板。
记录光谱还需要以下的设置：
——自动和手动模式
—
—门时2s，角步进宽度0.1°。
——使用锂-氟（Li-F）单晶的扫描范围：3°--55°，使用钾-溴（K-Br）单晶的扫描范围：3°--75°。
——阳极电压U A=35kV, 阳极电流I A=1mA。
当使用X-Y记录仪来记录光谱时，将Y轴连在X-射线仪基本组件的模拟输出口（lmp/s），相应的，为了晶体的角度的定位，将X轴插入模拟输出口。（设置按钮在输出位置，为晶体的角选择模拟输出）
当记录中需要使用计算机时，可通过X-射线仪的基本组件的SUB-D socket 套接口连接。
注意：
请不要将计数管长时暴露在主辐射下。
声波识别
理论和计算(Theory and evaluation)
当高能电子撞击X-射线管的金属阳极时，X-射线产生一个连续的能级分布（这就是所谓的轫致辐射）。这些能量不取决于阳极电压，并由特定的阳极物质发出的X-射线，就是所谓的X-射线特征谱线在连续区域的叠加。该现象可以通过以下方法产生：在阳极原子的K层发生电子碰撞，例如：原子电
离。由此产生的空穴，随后由高能的电子填充。这个激发过程所释放的能量就转换成该阳极原子的X-射线。例图2显示了铜原子的能级框架图。X-射线特征线的产生要么是L→
K的跃迁，要么是M→K的跃迁，分别叫做Kα和Kβ线。M→K和L→K的跃迁是不遵从量子力学的选择定则的。按规定，铜的特征射线存在如下的能量值（例图2）：（E Kα*=E K－1/2(E L2+E L3)=8.038keV （1）
E Kβ= E K－E M23=8.905keV
Kα*代表Kα1和Kα2的平均值。单晶仪的使用，使分析多X-射线成为可能。当波长为λ的X-射线以观察角度ϑ入射一单晶，发生散射后，相干干涉只能发生在当波从晶面反射的路程差是波长λ的整数倍这一部分。（例图3）
例图2铜的能级图（Z=29）
例图3晶格面的布拉格散射
这种情况可以用布拉格式子来解释。
2dsinϑ＝nλ（2）
电玉粉
（d是上下面的间隔，n是衍射的能级）。当d给定时，结合光谱获得的观察角ϑ，X-射线的能量可以用下面的公式计算出来：
E=hf=hc/λ （3）
结合（3）和（2）又可以得到：
E=（nhc）/（2d sinϑ）（4）
普朗克常数h=6.6256×10-34Js
光速c=209979×108m/s
晶格常数锂-氟（Li-F）（100） d=2.014×10-10m
晶格常数钾-溴（K-Br）（100） d=3.290×10-10m棉花糖制造机
恒等式 1eV=1.6021×10-19J
例图4显示了一些规定好的线在轫致辐射连续区域重叠。当阳极电压变化时，这些特定直线的的角度保持不变。这样的线就是铜的特征谱线。第一对就是第一级衍射（n=1），第二对就是第二级衍射（n
=2）。当用钾-溴（K-Br）单晶代替锂-氟（Li-F）单晶来分析铜的X-射线谱时，布拉格散射可达到第四级衍射（n=4）
（例图5）。那些比例图4多增加的的结构，是由于使用了更高晶格常数的钾-溴（K-Br）单晶。用（4）式计算出来的铜X-射线的特征谱能量值被列于下表中：
根据表中提供的能量值，可计算出特征谱线的平均值E Kα=8.028keV和E Kβ=8.867keV。所有这些实验数值和对应的理论数值相差不到1%（见⑴和例图2）。为了从另一光谱推出相应的晶格常数，从一光谱计算所得的铜X-射线的特征谱线存在差异是可能。
在例图6中的轫致辐射是遵从在小角度8.0°和16.3°方向上有明显的强度减弱这一规律。溴化物第一二级衍射的K吸收边沿（E K＝13.474keV）的这种强度减弱，跟理论值是相一致的。钾、锂和氯的K 吸收边沿是不能观察到的，因为轫致辐射光谱的强度在这些能量区域内很低。（关于K吸收边沿请查阅实验5.4.12）
注意：
相关原子能量值引自“化学和物理手册”，CRC Press Inc..Florida
例图4铜的X-射线的强度和观察角的函数关系，单晶锂-氟（Li-F）（100）做布拉格分析仪
例图5铜的X-射线的强度和观察角的函数关系，单晶钾-溴（K-Br）（100）做布拉格分析仪
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议