X射线光谱

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2020-01-20 · 技术研发知识服务融合发展。

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当高速运动的电子或带电粒子(质子、α粒子等)轰击物质时其运动受阻，和物质发生能量交换，一部分动能转变成X射线光子辐射能，以X射线形式辐射出来。X射线管产生的X射线光谱，被称为原级X射线谱，可以分为连续光谱和特征光谱两类。当所加的管电压很低时，只产生连续光谱；当所加电压大于或等于管材的激发电势时，特征光谱和连续光谱叠加出现(图10.1)。

图10.1 特征光谱和连续光谱

10.1.1.1 连续光谱(白色X射线)

加速电子撞击到阳极上突然被减速，辐射出电磁波，这种辐射称为轫致辐射。其强度分布随加速电压的变化而改变，在连续光谱短波一侧存在着短波限(λ_min)，相当于电子撞击在阳极上将其全部能量以X光子形式释放的情况。因此，短波限λ_min跟阳极物质的种类无关，仅取决于外加电压V(kV)的大小，短波限和加速电压V(kV)的关系如下:

λ_min=12.4/V

一般来说，电子并非碰撞一次就会停止，而是碰撞多次才逐步丧失能量，电子的能量仅部分释放，所产生的X光子能量比hν_max要小(波长要比λ_min长)。

10.1.1.2 特征光谱(单色X射线)

若将加速电压提高，超过某一极限电压(阳极元素特有的值，称为激发电位)时就会产生具有阳极元素特征波长的特征光谱，不同元素具有不同特征的X射线。特征线波长与原子序数的关系如下:

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式中：C为常数；Z为原子序数；σ为常数(在K_α系谱线中，σ=1，K=3/4；在L_α系谱线中，σ=7.4，K=5/36)。

上式为莫斯莱定律，是英国年轻物理学家莫斯莱(Moseley)1913年依据实验结果确定的。莫斯莱定律是荧光X射线定性分析的基础。