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第四课 隆德大学名人榜西格班与X射线(第6页)

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由于都是X射线微粒论者,两人都试图用X射线的微粒理论来解释劳厄的照片,但他们的尝试未能取得成功。

年轻的小布拉格经过反复研究,成功地解释了劳厄的实验事实。

他以更简洁的方式,清楚地解释了X射线晶体衍射的形成,并提出了著名的布拉格公式:nX=Zdsino。

这一结果不仅证明了小布拉格的解释的正确性,更重要的是证明了能够用X射线来获取关于晶体结构的信息。

1912年11月,年仅22岁的小布拉格以《晶体对短波长电磁波衍射》为题向剑桥哲学学会报告了上述研究结果。

老布拉格则于1913

年元月设计出第一台X射线分光计,并利用这台仪器,发现了特征X射线。

小布拉格在用特征X射线分析了一些碱金属卤化物的晶体结构之后,与其父亲合作,成功地测定出了金刚石的晶体结构,并用劳厄法进行了验证。

金刚石结构的测定完美地说明了化学家长期以来认为的碳原子的四个键按正四面体形状排列的结论。

这对尚处于新生阶段的X射线晶体学来说是一个非常重要的事件,它充分显示了X射线衍射用于分析晶体结构的有效性,使其开始为物理学家和化学家普遍接受。

X射线的原理

当接通电源,按下启动按钮时,整机便开始工作。

由主控器发出的脉冲信号,经功率放大,倍压产生高压给X射线管阳极,同样主控Ⅱ发出的脉冲信号经放大给X射线管灯丝,使X射线管产生X射线,并通过数显面板显示出相应的值KVμA。

此时被测物体放在X射线源与像增强器之间,像增强器的显示屏就显示出被透视物的清晰图像。

为使仪器稳定可靠地工作,系统采用脉冲宽调技术,使管电流、管电压保持恒定,X射线管以最佳状态工作。

并有高压慢启动功能,使X射线管阳极无高压过冲现象。

主控制器采用微型贴片器件,并以20KHz频率工作,使整个系统效率大为提高,消除了噪声,为操作人员提供了安静的使用环境,同时也缩小了体积。

透视仪电源采用高频高效率开关电源,并具有全面的保护措施。

为确保透视仪的安全,整机加有多种保护装置,使其安全可靠。

X射线的产生方法

原理解析:产生X射线的最简单方法是用加速后的电子撞击金属靶。

撞击过程中,电子突然减速,其损失的动能会以光子形式放出,形成X光光谱的连续部分,称之为制动辐射。

通过加大加速电压,电子携带的能量增大,则有可能将金属原子的芯电子撞出。

于是内层形成空穴,外层电子跃迁回内层填补空穴,同时放出波长在0.1纳米左右的光子。

由于外层电子跃迁放出的能量是量子化的,所以放出的光子的波长也集中在某些部分,形成了X光谱中的特征线,此称为特性辐射。

实验生成:实验室中X射线由X射线管产生。

X射线管是具有阴极和阳极的真空管,阴极用钨丝制成,通电后可发射热电子,阳极(就称靶极)用高熔点金属制成(一般用钨,用于晶体结构分析的X射线管还可用铁、铜、镍等材料)。

用几万伏至几十万伏的高压加速电子,电子束轰击靶极,X射线从靶极发出。

电子轰击靶极时会产生高温,故靶极必须用水冷却,有时还将靶极设计成转动式的。

此外,高强度的X射线亦可由同步加速器或自由电子激光产生。

同步辐射光源,具有高强度、连续波长、光束准直、极小的光束截面积并具有时间脉波性与偏振性,因而成为科学研究最佳之X光光源。

探测器:X射线的探测可基于多种方法。

最普通的一种方法叫作照相底板法,这种方法在医院里经常使用。

将一片照相底片放置于人体后,X射线穿过人体内软组织(皮肤及器官)后会照射到底片,令这些部位于底片经显影后保留黑色;X射线无法穿过人体内的硬组织,如骨或其他被注射含钡或碘的物质,底片于显影后会显示成白色。

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