2023/5/24物質(zhì)成分的光譜分析第六章X-射線熒光光譜分析

X射線學(xué)

X射線透視學(xué)

X射線衍射學(xué)

X射線光譜學(xué)

X射線熒光光譜分析

1929年施賴伯(Schreiber)首次應(yīng)用X射線熒光光譜分析1948年制造了第一臺用X光管的商品型X射線熒光譜儀目前X射線熒光光譜分析已經(jīng)成為高效率的現(xiàn)代化元素分析技術(shù)；被定為國標標準(ISO)分析方法之一

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X射線熒光光譜分析法的特點

1)優(yōu)點：①由于儀器穩(wěn)定，分析速度快，自動化程度高。用單道X射線熒光光譜儀測定樣品中的一個元素只需要5～20秒。用多道光譜儀，能在20至100秒內(nèi)測定完樣品中全部的待測元素（能同時分析多達48種元素）。②X射線熒光光譜分析與元素的化學(xué)結(jié)合狀態(tài)無關(guān)。晶體或非晶體的塊狀固體、粉末及封閉在容器內(nèi)的液體或氣體均可直接測定。-

2023/5/242023/5/245③X射線熒光光譜分析是一種物理分析方法。分析元素種類為元素周期表中5B～92U，分析的濃度范圍為10-6～100%；一般檢出限達1μg.g-1,全反射X射線熒光光（TXRF）譜的監(jiān)測限可達10-3

～10-6μg.g-1

。

④非破壞分析、測量的重現(xiàn)性好。⑤分析精度高。分析精度0.04％

～2％。⑥X射線光譜比其他發(fā)射光譜簡單，易于解析，尤其是定性分析。2023/5/242023/5/24－－－－－－－－－－－－－6

⑦制樣簡單，試樣形式多樣化，塊狀、粉末、糊狀、液體都可以，氣體密封在容器內(nèi)也可分析。⑧X射線熒光分析也能表面分析，測定部位是0.1mm深以上的表面層，可以用于表面層狀態(tài)、鍍層、薄膜成分或膜厚的測定。能有效地用于測定膜的厚度(10層)和組成（幾十種元素）。⑨能在250μm或3mm范圍內(nèi)進行定位分析，面掃描成像分析；具有在低倍率定性、定量分析（帶標樣）物質(zhì)成分。

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2)缺點：①由于X射線熒光光譜分析是一種相對的比較分析，定量分析需要標樣對比，而且標樣的組分與被測樣的組分要差不多。②原子序數(shù)低的元素，其檢出限及測定誤差一般都比原子序數(shù)高的元素差；對于超輕元素(H、Li、Be)，目前還不能直接進行分析。③檢測限不夠低，>1

μg.g-1

④儀器相對成本高，普及率低。2023/5/24－－－－－－－－－－－－－8

XRF新技術(shù)的發(fā)展如：1.新型探測器：Si－PIN和硅漂移探測器、電耦合陣列探測器（CCD）、及四葉花瓣型（低能量Ge）探測器。2.聚束毛細管新光源的應(yīng)用：它可更好的提供無損、原位、微區(qū)分析數(shù)據(jù)和多維信息；同步輻射光源的應(yīng)用。

3.儀器的小型化：全反射型，多晶高分辨型

XRF分析在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用1.在生物、生命及環(huán)境領(lǐng)域2.在材料及毒性物品監(jiān)測、檢測中的應(yīng)用2023/5/24－－－－－－－－－－－－－9

環(huán)境、生物、醫(yī)藥大氣顆粒物樣品中主量和痕量元素的測定貧血患者頭發(fā)與末稍血中鐵國內(nèi)的應(yīng)用2023/5/24－－－－－－－－－－－－－10材料及生產(chǎn)流程分析鋁硅質(zhì)耐火材料中MgNaFeMnTiSiCaKPAl等元素分析鋁硅酸鉛鉍玻璃中Al、Bi、Cd、Mg、Na、Nb、Ni、Pb、W和Si的氧化物分析2023/5/24－－－－－－－－－－－－－11地質(zhì)和礦產(chǎn)阿西金礦床流體成礦的元素地球化學(xué)界面及X熒光測量識別地質(zhì)物料中30多個主次痕量元素快速測定考古和首飾古青銅錢幣中鉛銅錫的測定珍貴郵票的快速鑒定銀首飾Ag的分析2023/5/24－－－－－－－－－－－－－12國外的應(yīng)用：德國UEhrke,評估旋壓成形的晶片的沾污情況意大利LBonnizzoni,以粉末懸浮液的全反射X射線熒光譜分析為基礎(chǔ)、鑒定古代陶瓷匈牙利AAuita,應(yīng)用同步輻射－全反射X射線熒光譜技術(shù)、分析與航空港有關(guān)的氣溶膠中的痕量元素巴西SMoreira,研究樹木物種作為環(huán)境污染的生物指示劑德國MMages,斑馬魚(一種有似斑馬條紋的胎生觀賞魚)的魚蛋受V、Zn與Cd污日本THirari,分析具有硅酸鉿沉積物的硅晶片上的痕量金屬;美國BMe2ridith,鑒定硅鍺薄膜的厚度及其化學(xué)組成;巴西RCBarroso,研究人骨(健康者與患病者)中元素組成的變動;13

X射線熒光分析原理

當(dāng)樣品中元素的原子受到高能X射線照射時,即發(fā)射出具有一定特征的X射線譜,特征譜線的波長只與元素的原子序數(shù)(Z)有關(guān),而與激發(fā)X射線的能量無關(guān)。譜線的強度和元素含量的多少有關(guān),所以測定譜線的波長,就可知道試樣中包含什么元素,測定譜線的強度,就可知道該元素的含量。

這其中主要涉及到X射線與物質(zhì)的相互作用，既X射線、吸收和散射三種現(xiàn)象。第一節(jié)X射線的物理性質(zhì)

6.1.1X射線與X射線光譜

1)X射線：1895年德國物理學(xué)家倫琴（W.C.Roentgen）研究陰極射線管時，發(fā)現(xiàn)管的陰極能放出一種有穿透力的，肉眼看不見的射線；由于它的本質(zhì)在當(dāng)時是一個"未知數(shù)"，所以取名X射線。X射線和可見光一樣屬于電磁輻射，但其波長比可見光短得多，在10-3～50

nm。

通常能量范圍在0.1～100kev的光子。

。

對于X射線熒光光譜分析者來說，最感興趣的是：波長在0.01—24nm之間的X射線。

(1?=0.1nm=10-10m，是一種非系統(tǒng)單位，在X射線光譜分析中X射線的波長都用?為單位)。X射線可分為：超硬(<0.l?)

硬(0.1～1?)

軟(1～10?)

超軟(>10?)X射線。

X射線也是一種光子，它具有粒子—波動雙重性。X射線緩度量乎單位團：在X射線蝴測量洞中常形用到逃三個耳參數(shù)宰：波易長、那能量描和強欠度。波長萬：用符排號λ表示巷，它醋的單違位用?。如檔果用凳其它乘長度修單位鑰，一鉗定要煎有腳銀標，絞如λn喉m、λm椒m。頻率:用符決號ν表示刪，ν=謹C／λ，單礎(chǔ)位為仁赫茲(H美z)，在X射線致光譜逗分析初中不牧常用簡頻率因這個帽物理喉量。能量疤：就是番一個第光子脊所具表有的慣能量本，用厭符號E表示肺，它昏的單樂位用爭電子粉伏特(e隨V)或千蔬電子粉伏特(K晉eV微)。能螞量與愈波長助的關(guān)陶系式染為：E=鞏hC／λe(6卷—1齒)(6征—2答)(e哪V)強度因：在物洽理學(xué)搬中規(guī)你定，縱以單采位時匠間內(nèi)撇通過宵單位梁面積(垂直碧于射延線方津向)的光本子總石能量附表示控光的倍強度革，用桶符號I表示呢。在X射線理光譜坡分析邪中X射線懷的強樸度定橋義為拔單位承時間羨內(nèi)探罵測器蓮接收譯到的寧光子輛數(shù)，付單位敏用cp嫂s(謙Co絨un娛t席Pa與rt頓ic擦le／Se員co巧nd遠)或Kc搏ps表示肢。2)蠢X射線擦光譜者：所有授的光斬按一貢定的樂規(guī)律(波長償或能涼量)排列排成譜翠，稱球為光隔譜。X射線癥光譜枝分為連續(xù)奔光譜慘和特您征光獸譜兩類您。①連病續(xù)光借譜連續(xù)X射線炸光譜雕是由弊某一辦最短憶波長(短波多限)開始飼的波傾長具嶄有連纖續(xù)分條布的X射線捐譜組陣成。

Iλ0產(chǎn)生暫的機傻理：連續(xù)縣光譜陽是由悼高能赤的帶枝電粒級子撞無擊金放屬靶鄙面時呆受到例靶原段子核鐵的庫精侖力跨作用薦，突敗然改恒變速倆度而梢產(chǎn)生貓的電孤磁輻播射。毒由于亭在撞腹擊時聽，有同的帶牌電粒急子在旺一次朗碰撞現(xiàn)中損階失全摸部能造量，頃有的娃帶電柏粒子教同靶擾發(fā)生姻多次飲碰撞與逐步辦損失峽其能和量，錦直到還完全府喪失滔為止井，從壇而產(chǎn)說生波較長具堡有連員續(xù)分武布的戚電磁擋波。瞞因此跨，它晉也稱岸為軔致五輻射臉、白耗色X射線貞或多知色X射線誓。短波描限：設(shè)高譽速運朋動的亭帶電竟粒子(如電迷子)的能汁量為eV，如雁果與聞靶面芳一次循碰撞巷后全罷部損達失能嗓量產(chǎn)友生X射線清，這型種X射線題光子革具有憶的能歪量為施最大是，即傍波長什最短閃，也利就是急連續(xù)雜光譜傻中的短波酸限（λ0）。短波懲限波溉長跟壟靶物掩質(zhì)的堆種類樹無關(guān)戀，僅婚取決搭于電經(jīng)子加私速電質(zhì)壓（V）的茄大小村。叛短波植限波撈長與污加速替電壓V的關(guān)公系如衡下：e·協(xié)V=慚hνma崖x=h予C／λ0，冊∴λ0=h耍C／e旨V干(裁6－3)若V以伏平特為峽單位鹿，λ0以nm為單飽位，萬則：λ0=（1.號23過98／V）(n殲m)西(續(xù)6－4)一般吸來說幣，帶氏電粒懶子并繭非碰槳撞一全次就州喪失對全部包能量嬌，而烏是碰凝撞多繭次才奔逐步白喪失槐能量登，每飼碰撞寶一次界，帶始電粒哭子僅訴釋放唇部分痰能量鑼；所蝦以實沒際過趣程中哪產(chǎn)生湊的X射線岔光子法能量衣比hνma血x小，申也就涂是波梨長要裳比λ0長。

連續(xù)從光譜斜具有墨如下排特征比：a.連續(xù)未光譜斯的總梯強度狹為I=奸A疤i閥Z碧V2(6脂—5窄)式中A為比纏例常屬數(shù)，i為電藥子束紀的電葡流強狠度，Z為靶身元素此（陽斥極材牛料）熊的原蒙子序逢數(shù)，V為電臺子的岔加速刃電壓未，I與它期們成伯正比澤。b.短波準限僅銹與加牙速電明壓有圣關(guān)，室與電族流和殊靶材睬無關(guān)虛。要置得到錘高能叛量的X射線蘇光子計只有蜂通過待增加意加速圣電壓接來實咸現(xiàn)。c.連續(xù)銹光譜貢的最大呈強度窄處的食波長約在3／2短波柔限位貓置附薄近，薄與短般波限松一樣旦僅與裕加速知電壓毯有關(guān)持。圖1電子圣束的奏電流帖強度類、加悔速電愁壓和位靶原叼子序協(xié)數(shù)王對X射線請連續(xù)貧譜的陜影響▲當(dāng)負增加從電流i時，結(jié)短波餃限λ0和最腿大強財度處僑的波耳長λma椅x不變蟻，但獨最大稻強度近增大阻；▲當(dāng)仿加速派電壓V增加隨時，首最大錄強度像處的席波長喚向短勢波方球向移鴿動，獎最大遍強度鞭也增義大；▲在肌加速旱電壓吐和電互流不旱變的庫情況咳下，銳用大Z的靶倡材時挨，短予波限極和最援大強他度處甚的波糟長不繩變，錘最大免強度事增大浸。d.連續(xù)享光譜妖的強眠度分予布經(jīng)蔑驗公濫式為灶：式中k為常濃數(shù)。圓寫成莖能量攻的形市式：在X射線瞎熒光百光譜貢分折貢中連郵續(xù)光茄譜主于要用逗作激敬發(fā)源厘，這再是由膠于它些的強葵度存鄉(xiāng)豐在著液連續(xù)其分布虎的形辦式，璃因而次對于臂周期咱表上皇所有夕元素測的各布個譜幣系的杏激發(fā)眨具有飄最普席遍的箱適應(yīng)料性。(6－6)②特征夜光譜(單色X射線)：特征營光譜隔是若誓干具宋有一撈定波萄長而冠不連傷續(xù)的鉆線狀駐光譜挺，亦善稱標瘡識光貓譜或救單色X射線咬。它是驗當(dāng)原選子的化內(nèi)層享電子竟出現(xiàn)讓空位咐而外辨層電木子來裹填充溝時所曠發(fā)射膚出來馬的X射線泥。碰撞可→躍伸遷↑好(高伴)飄→空罪穴→爽躍遷泄↓(晶低)根據(jù)頌玻爾杜的理窄論，夫在原依子中補發(fā)生猶這樣壁的電蝕子躍聚遷的活同時腸，將險輻射栗出帶交有一密定波黃長(或能千量)的譜福線來慢，這滑譜線勿就是疏該原免子的玩特征X射線幸，稱森為二次X射線沖，或此稱為X射線吃熒光銜（XR術(shù)F－X-退Ra殿y奸Fl南uo辯re花sc晌en筐ce）；在X射線概熒光斤光譜貝分析刃中，灑一般蠟都用羨高能由的X射線薄照射錄物質(zhì)夸而產(chǎn)倆生的培，用窗于照祥射物似質(zhì)的X射線翅稱為藏初級X射線匆，也貌叫原袖級X射線衰或一常次X射線押。特征X射線圍具有命的特辟點：a.由于員各元級素原熔子的托能級俊差是隨不一鈔樣的制，而羅同種弊元素滅的原鵝子的刑能級展差是御一樣嚇的，岸對于疑同一則元素胖的原劉子發(fā)壁射出被來的X射線濃的波長呼或能退量是固有定的游。所再以從撓原子垃中發(fā)惹射出犯來的X射線午就是遲某種刺元素速的“服指紋錄”。珍故稱在為特征見光譜設(shè)。特征濫光譜每分為K、L、M…等譜將系。當(dāng)原竭子內(nèi)K層電獸子被遇打掉膨，外種層電勇子躍標遷到K層輻斯射出允的X射線津稱為K系特寬征X射線；L層電蹤蝶子被拴打掉陡，外褲層電劣子躍勤遷到L層輻么射出拳的X射線是稱為L系特耕征X射線；同算樣，M層電幻玉子被懼打掉捆，外辯層電脆子躍塌遷M層輻糊射出熄的X射線報稱為M系特雖征X射線；……。由于劈燕原子完內(nèi)層爬出現(xiàn)?？瘴稽h時，拍可以勇從不皂同的冒外層歲電子供躍遷翅到內(nèi)邪層，擱輻射X射線陷的波呢長(或能頌量)是不見一樣祝的，基所以附每一逗個譜粉系又唇由若攏干譜雁線所潛組成告。例畜如K系中雪有Kα疏1、Kα隱2、Kβ虎1…姐…等譜書線。但是灰并不團是所雪有的統(tǒng)外層誤電子丟都可掌以躍挪遷到相內(nèi)層催產(chǎn)生X射線絕，電然子躍潮遷是那遵守欠選擇肺定則療的。b.20點23革/5招/1攝8－－諒－－兵－－蝕－－除－－軋－－生－29表6—窯1油K系培譜抽線譜線名稱Kα1Kα2Kβ1Kβ3Kβ2電子躍遷能級LIII→KLII→KMIII→KMII→KNII及NIII→K相對強度1005020

5表6—形2路L系善譜序線譜線名稱Lα1Lα2Lβ1Lβ2Lβ3Lβ4Lγ1電子躍遷能級MV→LIIIMIV→LIIIMIV→LIINV→LIIMIII→LIMII→LINIV→LII相對強度1001050206410各種汁特征微譜線腐的波末長大趁小決霜定于常原子遠內(nèi)部妄產(chǎn)生挨該譜鋤線電把子躍城遷的望始態(tài)足能級即與終嚴態(tài)能裝級，深按照悉普朗言克和想愛因真斯坦斧的理墓論，糾其能境量的巡壽一般張表達縫式為紀：即得柔特征替譜線故的波旦長為磁：例如Kα1線，獄電子申從LII之I層躍仔遷到K層，似其波其長為應(yīng)：同樣虎可計編算Kα2、Kβl、Lα1、……等譜撤線波絲式長。(6幸—7屯)(6偷—8遮)c.要產(chǎn)抹生K系譜襖線，貨必須嚼將原圓子中K層電生子打更掉，卵并且富轟擊傾的粒撫子必志須具北有比K層電呀子逸丈出所問作的仇功WK大。減如果另轟擊束粒子尖是電輛子，翁它的忌加速鉛電壓龍為（V），準電子銜所具武有的坡動能崇為（eVK），剛抽好等耍于K層電潮子逸倒出原落子所寒需的苦能量其。則式中hν冬k為高鄰速電慘子能倚量全牽部轉(zhuǎn)蜻化為X射線柜光子育的能戶量，VK為激虛發(fā)K系X射線腥所需鵲施加侵的最愿低電棵壓，溜稱為鏟臨界宏激發(fā)椒電壓煤。也就冠是說骨要激賓發(fā)K系X射線無，加域速電捕子所方需電摩壓V必須程大于沃等于VK，否蠟則是棵激發(fā)甘不出K系X射線刪的，λK稱為最激發(fā)徐限波嶄長?！?伏)劉(6夢—9陜)同樣戰(zhàn)，有刑一個L系臨瘦界激移發(fā)電篩壓VL。要激毒發(fā)L系X射線罩，加懶速電神子所揪需電援壓V必須疏大于劫等于VL。由咸于原版子內(nèi)換部電掉子愈持靠近響原子腿核，輝與核艇聯(lián)系仗愈緊良密，樹因此洗激發(fā)K系X射線戲的電贏子所它需的鑰加速獅電壓夏要比L系高凈，同賓樣L系比M系高袍。對于拾同是K層電長子，御當(dāng)Z愈大禁，則材原子四核對K層電資子聯(lián)上系也練愈緊捷密，斧激發(fā)K系X射線踏的電曠子所宿需的臉加速籮電壓婦也愈也高，L、M系也竭是一閉樣。特征X射線齒的強術(shù)度與蝴激發(fā)隔它的渣高能閉電子嘉束的嫂電流i和加斗速電隱壓V有關(guān)散，對脅于K系譜妹線的購強度IK為：式中C為常沒數(shù)，n也是續(xù)常數(shù)養(yǎng)，n≈針l.紡5～1.郵7，VK為臨雞界激執(zhí)發(fā)電檔壓，一般V是VK的3～5倍。(6蹈—1急0)使物痛質(zhì)產(chǎn)揚生特熟征X射線梁光譜蘆的方售法除汽了用次高能鬧帶電嫩粒子戰(zhàn)轟擊晝外，其還有耀很多斧其它毅方法像，見舒圖（6－2）(A懶)初級辨（電通子）角激發(fā)致；（B）二債次（X射線拍或γ射線鐘）激拴發(fā)；（C）γ內(nèi)轉(zhuǎn)吸換；（D）β內(nèi)轉(zhuǎn)病換；（E）軌虧道電混子俘施獲。圖6—演2(兄a)特征X射線化光譜幼產(chǎn)生配方式圖6—蜘2(眉b)特征X射線屋光譜對產(chǎn)生氣方式d.Mo粗se蕉ly定律19仔13年英賀國物修理學(xué)盞家Mo篩se頂ly首先雜發(fā)現(xiàn)意，特危征X射線捎的波造長(或能伸量)與原蒸子序蹦數(shù)（Z）有佩關(guān)，詳并且險隨著敗元素婆的原行子序抹數(shù)的洗增加奮，特世征X射線纖有規(guī)范律地泥向波砌長變汪短方群向移有動，痰根據(jù)伴這一嬌規(guī)律翁建立其了Mo綁se配ly定律交：即景元素密的X射線則特征鳥波長將倒數(shù)倡的平順方根項與原揀子序惱數(shù)成撤正比匙。式中R為里肝德伯臘常數(shù)(R抹=1惰.0勇97貓×1顏07拜m-1)，a、K、b為常勵數(shù)隨街不同寧的譜沒系而少確定模，在Kα系譜升線中b=役1，K=喬3／4，在Lα系譜溉線中b=濤7.陶4、K=勁5／36。Mo傾se違ly定律籌揭示健了特指征X射線勞波長敗與元擁素的衰原子燭序數(shù)爬的確丘定關(guān)護系，殲奠定祖了X射線仆光譜骨定性灶分析使的基際礎(chǔ)。(6明—1斑1)6.愿1.趴2俄歇無效應(yīng)頭、熒坊光產(chǎn)鉆額當(dāng)原撓子內(nèi)棕層電著子層雕出現(xiàn)殲空位誘，外療層電宮子躍累遷填腔充時炊多余印的能宏量可凡以特盞征X射線察放出扒，但翠是這足種能腿量也痰可以飯改變鞠原子怎本身褲的電測子分瓦布，良從而肅在該哪原子視內(nèi)自添己導(dǎo)保致由扮外層撞射出諒一個掌或多查個電洲子，殃這種雀現(xiàn)象揭叫做俄歇軍效應(yīng)，由館外層殲射出旦的電曲子稱臥為俄歇碑電子誕。俄歇救效應(yīng)豬的一較個重爺要結(jié)脾果是屋：由勇于一圣部分咸高能不粒子溜被原司子吸頃收后飽產(chǎn)生怨俄歇資電子廉，從每而使獸原子看中產(chǎn)廳生的緩特征X射線旱實際疏數(shù)目正要比抬原子包內(nèi)層漏電子頁層出舅現(xiàn)空污位數(shù)豎少。因此赤，原太子中蘭某一康內(nèi)層q出現(xiàn)蜓一個蘇電子俯空位徒后產(chǎn)付生相譽應(yīng)的q系X射線夠熒光諷的幾科率，赴叫做雖熒光破產(chǎn)額熔，用收符號Wq表示悅，顯媽然Wq掀<1。所謂K系熒沸光產(chǎn)勝額就化是單逮位時駱間內(nèi)便發(fā)出修的所晶有K系譜證線的梢光子位數(shù)NK與同兩時間總內(nèi)產(chǎn)捧生的K層電惜子空矮位數(shù)N之比逃。即(6包—1雪2)6.晌1.啄3明X射線狠的吸撞收X射線緩照射系到物瓶體上撞，一興部分饑被物腥體散黎射，兄一部纏分被撫物體聯(lián)吸收董，一伏部分炮透過討物體參。1)質(zhì)量今吸收醉系數(shù)離：一哀束X射線催原來賴的強片度為I0，通貧過一自厚度滑為t的物廢體后滑，由混于物符體的栗吸收瓣和散府射使耀強度候衰減北為I，強慣度的最衰減dI與入致射X射線備的強吹度I和物唇體的伶厚度dt成正營比，懲其關(guān)油系式凡為：dI黃=宅-μlId追t(6－15愿)式中泳比例謙常數(shù)μl叫做攜線性貿(mào)衰減舉系數(shù)庫，它霧是由輕物體健的密墊度和綿入射到線的廊波長仰所決削定。將(6霧—1匪5)式積楊分后朗得：式中I為通默過厚望度t后的X射線塑強度爛；I0為入手射X射線脹強度潤。(6－16見)若以ρ表示喬照射具物體看材料斤的密踢度，尖則在X射線紗束的沸單位漏截面用內(nèi)材膛料的村質(zhì)量m=斥ρt，則齊式(6較—1錦6)可寫羨成：令μ=隨μl/ρ則：式中濃比例術(shù)常數(shù)μ稱為辮質(zhì)量扮衰減代系數(shù)慢，它狠也是逝與單漁位截脂面內(nèi)擠材料迷的質(zhì)泡量和帳入射攤線的候波長第有關(guān)管，單鴿位為cm2.g-1。(6片—1閑7湯)由于離光的曉強度蛛衰減蒙有二咳個原眨因：對物體嘩的吸唐收和者散射廳。所甩以質(zhì)羞量衰付減系郵數(shù)μ可以爸寫成改兩部獨分之土和，結(jié)即μ=廣τ+猾σ(6－18愉)式中τ為質(zhì)詢量吸讓收系享數(shù)，σ為質(zhì)羞量散掏射系瀉數(shù)。酬在一鳴般的裙情況尸下，τ>慣>σ，τ≈蛙0.咳95瓶μ，因振此σ就可巷以忽儉略不剃要了悼，μ≈塞τ。因?qū)挒橘|(zhì)肺量衰壺減系面數(shù)μ比τ容易艙于在尚實驗驅(qū)中測抹量，羅所以農(nóng)質(zhì)量著吸收打系數(shù)弊就用μ，將μ又稱日為質(zhì)鹽量吸碼收系壓數(shù)。通過物實驗宿測定文，得械出實摧驗公象式：式中C為常幣數(shù)，贈指數(shù)β、α近似避于4和3，實降際上β和α的值蒜分別爆在2.果5～4.諷0和2.紛2～3.搶0的范逆圍內(nèi)尤變動盈。質(zhì)量壺吸收店系數(shù)歇一般費都有你表可鞠查；咐現(xiàn)在疼計算漸質(zhì)量君吸收違系數(shù)浸最接乞近實頸際測遷量的甚公式逝為:μ=村Ck目λn(6乖—2嫁0)式中箏常數(shù)C與元堪素的輪原子況序數(shù)渡有關(guān)傲，常論數(shù)k、n與譜街系有趁關(guān)。(6摔—1其9)2)吸收怎限（肉邊）鴿：從(6謎—1斤9)式可刷知，μ與Z、λ有關(guān)鬼。對凱于同掩一元較素的振即Z一定梁，μ與λ有關(guān)上，μ=兄Ck名λn。但μ與λ的關(guān)止系不格是一癢條連尸續(xù)的添曲線丟，曲倦線顯革示出順一些呈突然株的不險連續(xù)挽處，水這些草突然壁的不冰連續(xù)桃處稱就為吸駱收限織。這些拿吸收榴限的經(jīng)波長(λa)正好律對應(yīng)塊著原繞子各笛殼層浪或支扔層的類激發(fā)輪限的穩(wěn)波長λK(即λa=λK)。對燭于K層電振子當(dāng)λ<獵λK時，承波長延為λ的X射線佛具有劇足夠片的能渴量把K層電均子打禮出去呈。同驚樣對孩于L層電蚊子也門是一曾樣。與K層電卸子激拌發(fā)限蠢相應(yīng)南的吸袍收限年稱為K系吸昨收限微。與L層電駁子激芳發(fā)限雙相應(yīng)滿的吸罷收限患稱為L系吸扮收限疾。又因鋼為L層有不三個岔支層棕，又場分LI、LII、LII伶I吸收車限。M系也膛是一塘樣，M層有究五個長支層纖，……。圖6—希3質(zhì)量網(wǎng)吸收啞系數(shù)壓與波辦長的捆關(guān)系從圖6—訪3上可堡以看野出，反當(dāng)波銜長小泊于并膛越接災(zāi)近吸復(fù)收限海波長受的X射線增激發(fā)反效率麻就越脹高，霧吸收往越強述，μ就大恐。對艷波長傷剛大都于K系吸討收限慮的X射線鐮就不愧能激短發(fā)K系了峽，只群能激餐發(fā)L系，遲但對L系來隸講它社的能項量大計了一仗些，揮故吸忌收率朽就小踢。這侄樣曲明線就惱出現(xiàn)遺了一定些突稈然變焰化的湖不連暗續(xù)處聯(lián)。當(dāng)λ=糊λA時。誕物質(zhì)攤吸收肆了波絨長為λA的X射線娘能使脈原子倡所有肆的能極級上蹲都能事發(fā)生跡電離斬。物牙質(zhì)吸抬收的X射線燈用來雜電離K、L、M、……等層襯的電擴子，揚因此當(dāng)λ=寫λB時，晚物質(zhì)拳吸收窄了波協(xié)長為λB的X射線妨只能夾使原幫子在LI、LII、LII鋤I……能級歌上發(fā)梁生電縱離，K能級況上不伸發(fā)生許電離爛。吸違收λB的X射線劍用來有電離LI、LII、LII宿l、MI……層電佳子，在不蘿連續(xù)紙?zhí)帲績煞N未吸收灣系數(shù)憐之比打稱為吸收爬躍變駁（r），是創(chuàng)較大酷的數(shù)碎值除棋以較設(shè)小的蓮數(shù)值姜，例牌如K吸收遠限的悄吸收痛突變rK為：從圖6－3中可躲以看劑出，制在不元同的員波長耐如A處進嗽行計乖算rK值，鼓將得叼到相夾同的辟值。在某啊一特爪定波所長處啞與某籍一具暴體能隆級相戰(zhàn)關(guān)的回吸收宜份數(shù)億與總釀吸收稻之比炸稱為吸收粉突變頂系數(shù)香（J）。例凈如對廊于波役長A處的朵吸收薯突變耽系數(shù)JK，即K系吸行收份底數(shù)與基總吸射收之質(zhì)比為同理蹈：(6徒—2刊1)(6被—2前2)(6握—2詞3)JK表示若原子兩吸收脂了X射線回光子差后其秧中產(chǎn)供生K系的X射線優(yōu)的份柴數(shù)。不同鑄元素?zé)o的JK、JLI、JLI著I……值是蝴不一盯樣的輛，這浙些數(shù)死值也捐是通鑒過實舞驗測閃得，像對于薪各元驚素的J、r值有域表可爭查。3)復(fù)雜序物質(zhì)尸的吸雄收：論任何晶化合夏物或豎混合衰物的烤質(zhì)量頭吸收裙系數(shù)卵遵守碰加權(quán)剩平均煙的簡芳單規(guī)癢律（副加法來定律禽）。滲例如獻一種跪含有i、j、k、……等元驚素，罩重量衛(wèi)比為Mi、Mj、Mk、……物質(zhì)拴，其賽質(zhì)量至吸收劉系數(shù)肌為或以潤重量捧百分壯比Ci、Cj、Ck、……表示狀時式中μi為i元素敏的質(zhì)貧量吸軋收系慚數(shù)。(6混—2陶4)(6豪—2綠5)6.姻1.秘4位X射線妖的散海射當(dāng)X射線篩照射比到物跑體上促時，酬一部膏分就攏要產(chǎn)轎生散梯射。X射線鋤的散圍射分擠為相輩干散佳射(瑞利揚－Ra擺yl錢ei槽gh散射)和非軟相干紅散射(康普奪頓－Co國mp奪to訪n散射)。1)相干讀散射：X射線概是波魄長很兵短的得電磁拋波，振電磁倦波是精一種餅交變板的電縫磁場撿。當(dāng)田它照懇射到燭晶體爭上時盞，X射線備便與友晶體難中的巡壽原子掛相互艦作用觀，帶書電的蘋電子毒和原掩子核揉就跟臟隨著X射線唉電磁蜂波的巷周期孤變化天的電則磁場犧而振揭動。見因原藝子核互的質(zhì)方量比敬電子取大得追多，閥原子估核的目振動刪可忽弦略不家計，驢主要林是原巷子中舟的電鮮子跟派著一向起周行期振寬動。計由于領(lǐng)帶電威粒子事的振林動，圓又產(chǎn)汪生新厚的電肝磁波顛，以典球面監(jiān)波形抬式向粥四面瞎八方河射出牲，其波浙長和筐位相鳳與入級射X射線興相同。又游由于橡不同礎(chǔ)的電腦子都翠發(fā)射竹電磁可波，切就構(gòu)鈴成了竄一群趣可以昏相干在的波麻源，辟這種穩(wěn)現(xiàn)象框叫做X射線除相干傭散射。這種醋相干錫散射帽的現(xiàn)到象是退討論X射線靠在晶諷體中匹產(chǎn)生令衍射念現(xiàn)象秒的物冬理基瘋礎(chǔ)。由于X射線績的散肆射是唱球面艘波向心四面判八方攤射出氣，各輸方向粗上的腫相干疏散射X射線誤強度IR對于領(lǐng)偏振X射線香為：式中e為電塔子電得荷，m為電柿子靜仇止質(zhì)型量，C為光傭速，R為測渾量點寬到電籌子的全距離蛾，θ為入熔射線嗎與散貍射方片向的脊夾角脊。相干蔥散射醉由于治受物盯質(zhì)表膀面形風(fēng)狀等饒影響初較小皇，因摸此常周被用友于樣屬品形炮態(tài)校時正，脅以在舟一定徒程度道上補修償形曲態(tài)、嬸粒度繡等變摸化對愉測量太結(jié)果衡的影灰響。(6布—2騾6)2)非相攔干散風(fēng)射當(dāng)X射線甩與原捐子中敢束縛墻力(結(jié)合心能)較弱際的電丙子或調(diào)自由唱電子玻發(fā)生蜂碰撞慰，電彩子被狂碰向硬一邊野，而X射線與光子灑也偏濕離了斑一個喝角度否。此夠時，X射線鹿光子蜂的一且部分腥能量好傳遞然給電逐子，鉆轉(zhuǎn)化牽為電伶子的匯動能褲。X射線友光子裳就失延去一溉部分升能量炮，因局為E=痛hν擊=h冤C/嗚λ，X射線近光子猜碰撞活后能氣量減址小、惕頻率壓變小勸、波分長變耕大。駁由于呆碰撞俱后，呼散射屑的方奴向各規(guī)光子難不一務(wù)樣，隙失去亡的能驅(qū)量各懂光子離也不結(jié)一樣仔，這捉樣它撞們的塘波長直各不相相同站，兩儉個散掛射波法的位姿相之饒間沒炭有關(guān)帆系，繼因此拆不能肺造成革干涉垂作用說，故總這種境散射銀稱為非相餡干散隆射。圖6—奔4址X射線劇非相未干(康普引頓)散射)入射X射線疏的能界量：E1=夜mXC2=蒼hν1，則mX=入射X射線恢的動什量：散射X射線膨的能卷量：E2=h哥ν2；動量禾：速度端為U的電碌子質(zhì)五量為m，根據(jù)紐奉量子哀論的沃觀點谷，電子趴的動乒能為治：動量閘為：根據(jù)渡能量鳴守恒愚定律靠：根據(jù)報動量疏守恒扣定律入射X射線寄方向擔(dān)：垂直鹿于入誰射X射線舞方向動量籃之和掛為零綢：式中嗎有四扒個未粗知數(shù)止：ν2、θ、φ和U。三嘴個方共程可菌以消莊去兩康個未殃知數(shù)φ和U得：ν2加=①②③(6公—2麗8)換算獅成波掉長λ2們=則Δλ研=λ況2-啞λ1＝從(6－29獨)式得圖知，灑波長和的變第化僅拜與散屠射角θ有關(guān)峽。令則Δλ碌=0辦.0裳24帳3(久1-公co挺sθ泳)誼(?豆)當(dāng)θ=籌π/瞎2時Δλ屈=0朝.0渴24洪3?θ=四0時Δλ熔=0θ=故π時Δλma濕x=0銜.0睛48嚴6鈔?。一般X射線嫁熒光導(dǎo)光譜菜儀的θ角為π/懶2，即絨入射X射線佩的軸陳與準栽直器離的軸爽垂直謙。(6－29免)0.促02取43趙?在能越量色褲散系徑統(tǒng)中淹，康礎(chǔ)普頓即位移涂為：式中E1、E2是入顆射和臂散射X射線過的能侄量，兵單位秒是ke調(diào)V(千電藝子伏伯特)即得20谷23平/5房誠/1款83)非相盈干與蓋相干矮散射挖的相悼對強逼度非相屑干與慈相干暑散射峽線的廁產(chǎn)生賤機理絨是不慰同的歉，其獅相對稅強度蕩亦隨恩入射X射線代的波箱長、油散射陸角θ、以春及散窮射體柳的原巖子序息數(shù)有孔關(guān)。非相泡干散偵射線細的強夸度Ic與相撥干散肥射線這的強賢度IR之比回，與λ、θ、Z的關(guān)霧系一涌般為西：式中?。λq為q能級四吸收泊限波紹長，井與Z有關(guān)巨。例如質(zhì)：散誤射體夠銅的MI系吸鐮收限它波長撫，λq饅Cu您=9途1.揉68墾5待?則：(6喉—3差1)20類23常/5象/1予8這時柔非相泛干散幟射的鄙強度選是相裝干散猜射的烤強度勢近似吹于2倍。又例暗如散霸射體怖銅MI楚V系吸扔收限丈波長豪為λq冰Cu學(xué)=7蘿93宣.4跪98妙?，λ=鐵1婚?，θ=蒜π／2，則就是張說，欺這時拆散射愛幾乎切是非共相干貧的。但對武于K系，皇散射挎幾乎高都是海相干坊的。非相敏干散窯射與么相干千散射壞強度甜比隨掠物質(zhì)憶的原榴子序像數(shù)增衫加而蒼降低轟。物暮質(zhì)組突成元慰素的迫原子日序數(shù)畢越低洞時，扭非相利干散傅射作軌用越茂強。雅故輕面元素武會產(chǎn)歡生非殼常強皆的Co壘mp距to系n峰，管甚至捐掩蓋饒待測類元素猜的有今用信豈息。6.朽1.僵5厚X射線部的衍銷射相干渡散射關(guān)與光碰干涉結(jié)現(xiàn)象瓶相互疊作用紫的結(jié)識果可錄產(chǎn)生X射線含的衍敗射（XR閘D）。X射線祝衍射擔(dān)與晶糧格排去列有誰密切砌相關(guān)鐮，可級用于區(qū)研究引物質(zhì)駱的結(jié)嘆構(gòu)。晶體擺是原河子呈疼現(xiàn)周丈期性武無限餡排列滋的三買維空纏間點卷陣結(jié)似構(gòu)，盟而且玻點陣云的周抵期(面間洪距)與X射線鍛的波食長很沖相近數(shù)，它顆們的淡大小勁是同表一數(shù)涉量級(?握)的，罵因此畝晶體置可以略作為X射線痰的衍瘋射光夠柵。舅當(dāng)X射線哪射到夏晶體勝上時睛，晶榜體就海起了飛光柵填的作夸用，甲使X射線讓產(chǎn)生塵的相圾干散頌射線畫發(fā)生像干涉慰，干天涉的暈結(jié)果卡使散零射的假強度場增強肆或減烏弱。份干