無(wú)機(jī)材料測(cè)試技術(shù)思考與練習(xí)題答案

1、1、X射線產(chǎn)生的基本條件是什么？X射線的性質(zhì)有哪些答：X射線產(chǎn)生的基本條件：(1)產(chǎn)生自由電子(2)使電子做定向高速運(yùn)動(dòng)(3)在其運(yùn)動(dòng)的路徑上設(shè)置一個(gè)障礙物，使電子突然減速。X射線的性質(zhì)：X射線肉眼看不見(jiàn)，可使物質(zhì)發(fā)出可見(jiàn)的熒光，使照相底片感光，使氣體電離。X射線沿直線傳播，經(jīng)過(guò)電場(chǎng)或磁場(chǎng)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，具有很強(qiáng)的穿透能力，可被吸收強(qiáng)度衰減，殺傷生物細(xì)胞。2、連續(xù)X射線譜及特征X射線譜的產(chǎn)生機(jī)理是什么？答：連續(xù)X射線譜的產(chǎn)生機(jī)理：當(dāng)高速電子

2、流轟擊陽(yáng)極表面時(shí)，電子運(yùn)動(dòng)突然受到阻止，產(chǎn)生極大的負(fù)加速度，一個(gè)帶有負(fù)電荷的電子在受到這樣一種加速度時(shí)，電子周?chē)碾姶艌?chǎng)將發(fā)生急劇的變化，必然要產(chǎn)生一個(gè)電磁波，該電磁波具有一定的波長(zhǎng)。而數(shù)量極大的電子流射到陽(yáng)極靶上時(shí)，由于到達(dá)靶面上的時(shí)間和被減速的情況各不相同，因此產(chǎn)生的電磁波將具有連續(xù)的各種波長(zhǎng)，形成連續(xù)X射線譜。特征X射線譜的產(chǎn)生機(jī)理：當(dāng)X射線管電壓加大到某一臨界值Vk時(shí)，高速運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能足以將陽(yáng)極物質(zhì)原子的K層電子給激發(fā)出來(lái)。于

3、是低能級(jí)上出現(xiàn)空位，原子系統(tǒng)能力升高，處于不穩(wěn)定的激發(fā)狀態(tài)，隨后高能級(jí)電子躍遷到K層空位，使原子系統(tǒng)能量降低重新趨于穩(wěn)定。在這個(gè)過(guò)程中，原子系統(tǒng)內(nèi)電子從高能級(jí)向低能級(jí)的這種躍遷，多余的能量將以光子的形式輻射出特征X射線。3、以表1.1中的元素為例，說(shuō)明X射線K系波長(zhǎng)隨靶材原子序數(shù)的變化規(guī)律，并加以解釋？答：根據(jù)莫賽萊定律，靶材原子序數(shù)越大，X射線K系波長(zhǎng)越小。??1=KZλ?靶材的原子序數(shù)越大，對(duì)于同一譜系，所需激發(fā)電壓越高，，X射線k

4、kch=eVλ層之間的能量差大于M、L層能量差。由于釋放的特征譜線的能量等于殼層間的能量差，所以kβ的能量大于kα的能量，kα能量大于Lα的能量。因此在不考慮能量損失的情況下：（1）Cukα能激發(fā)Cukα熒光輻射；（能量相同）（2）Cukβ能激發(fā)Cukα熒光輻射；（kβkα）（3）Cukα能激發(fā)CuLα熒光輻射；（kαLα）9、試計(jì)算當(dāng)管電壓為50kV時(shí)，X射線管中電子在撞擊靶面時(shí)的速度與動(dòng)能，以及對(duì)所發(fā)射的連續(xù)譜的短波限和輻射光子的最

5、大能量是多少解：已知條件：U=50kv；電子靜止質(zhì)量m0=9.11031kg；光速c=2.998108ms；電子電量e=1.6021019C；普朗克常數(shù)h=6.6261034J?s電子從陰極飛出到達(dá)靶獲得的總動(dòng)能E=eU=1.6021019C50kv=8.011018kJ由于E=m0v022，所以電子與靶碰撞時(shí)的速度為v0=(2Em0)12=4.2106ms連續(xù)譜的短波限λ0的大小僅取決于加速電壓λ0()＝12400v(伏)＝0.248

6、輻射出來(lái)的光子的最大動(dòng)能為E0＝h?0＝hcλ0＝1.991015J10、計(jì)算0.071nm(MoKα)和0.154nm(CuKα)的X射線的振動(dòng)頻率和能量。解：對(duì)于某物質(zhì)X射線的振動(dòng)頻率；能量W=h??C???其中：C為X射線的速度2.99810ms?8為物質(zhì)的波長(zhǎng)；h為普朗克常量為6.625J?3410??s?對(duì)于Mo=?KkkC???1189810223.410071.010998.2???????smsmW=h==k??k118

7、3410223.410625.6???????ssJJ1510797.2??對(duì)于Cu=?KkkC???118981095.110154.010998.2???????smsmW=h==k??k118341095.110625.6???????ssJJ151029.1??11、欲用Mo靶X射線管激發(fā)Cu的熒光X射線輻射，所需施加的最低管電壓是多少？激發(fā)出的熒光輻射的波長(zhǎng)是多少？解：eVk=hcλVk=6.62610342.998108(1