x線物理(X射線的基本知識有哪些)
1.X射線的基本知識有哪些
X射線是一種波長很短、能量很高的電磁波，是由高能電子的減速或由原子內(nèi)層軌道電子的躍遷產(chǎn)生的。
其波長介于光學(xué)的紫外光與Y射線的波K之間（見圖7—1），從10的-6次方nm到l0nm。在常規(guī)X射線光譜分析巾所涉及的波長范圍從0.01nm(UK。
線)至2nm(FK。線)。
x射線可以通過X射線管產(chǎn)生。X射線管內(nèi)部抽成真空，設(shè)有陰極（燈絲）和陽極（靶子）及出射窗口，在陽極和陰極之間施加數(shù)卜千伏直流高壓。
考試&大&在陰極回路中被加熱的電子在陽極高壓的吸引下，以極高的速度射向陽極，這時(shí)就有x射線自陽極發(fā)出，通過極薄的鈹窗射至管外。
2.x線的性質(zhì)及物理特性
x射線的性質(zhì)及物理特性：
1、穿透作用。X射線因其波長短，能量大，照在物質(zhì)上時(shí)，僅一部分被物質(zhì)所吸收，大部分經(jīng)由原子間隙而透過，表現(xiàn)出很強(qiáng)的穿透能力。
2、電離作用。物質(zhì)受X射線照射時(shí)，可使核外電子脫離原子軌道產(chǎn)生電離。
3、熒光作用。X射線波長很短不可見，但它照射到某些化合物如磷、鉑氰化鋇、硫化鋅鎘、鎢酸鈣等時(shí)，可使物質(zhì)發(fā)生熒光（可見光或紫外線），熒光的強(qiáng)弱與X射線量成正比。
4、熱作用。物質(zhì)所吸收的X射線能大部分被轉(zhuǎn)變成熱能，使物體溫度升高。
5、干涉、衍射、反射、折射作用。這些作用在X射線顯微鏡、波長測定和物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析中都得到應(yīng)用。
擴(kuò)展資料：
X線是一種波長很短的電磁波，是一種光子，診斷上使用的X線波長為0.08-0.31埃（1埃=0.1納米=10的-10次方米），在醫(yī)學(xué)上用作輔助檢查方法之一。同時(shí)也是印刷業(yè)中的一個(gè)專用術(shù)語，表示中間線。
化學(xué)作用：
1.感光作用：X線和可見光一樣，同樣具有光化學(xué)作用，可使膠片乳劑感光能使很多物質(zhì)發(fā)生光化學(xué)作用。
2.著色作用：某些物質(zhì)如鉛玻璃、水晶等經(jīng)X線長期大劑量照射后，起結(jié)晶體脫落漸漸改變顏色稱著色作用或者脫水作用。
三.生物效應(yīng)特性：X線在生物體內(nèi)也能產(chǎn)生電離及激發(fā)，使生物體產(chǎn)生生物效應(yīng)。特別是一些增殖性強(qiáng)的細(xì)胞，經(jīng)一定量的X線照射后，可產(chǎn)生擬制、損傷甚至壞死。
參考資料：百度百科-x線
3.x線具有哪些特性,它們分別是什么的基礎(chǔ)
X線的是一種電磁波，它具有電磁波的共同屬性。此外具有物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等方面的特有性質(zhì)。
一.物理特性：
1.X線在均勻的、各項(xiàng)同性的介質(zhì)中，是直線傳播的不可見電磁波。
2.X線不帶電，故而不受外界磁場或電場的影響。
3.穿透作用：X線波長短具有較高能量，物質(zhì)對它吸收弱，因此具有很強(qiáng)的穿透本領(lǐng)。
4.熒光作用：某些物質(zhì)被X線照射后，能激發(fā)出可見熒光。
5.電離作用：具有足夠能量的X線光子能夠撞擊原子中的軌道電子，使之脫離原子產(chǎn)生一次電離。被擊脫的電子仍有足夠能量去電離更多的原子。
6.熱作用：X線被物質(zhì)吸收，最終絕大部分都將變成熱能，使物體產(chǎn)生溫度升高。
二.化學(xué)作用：
1.感光作用：X線和可見光一樣，同樣具有光化學(xué)作用，可使膠片乳劑感光能使很多物質(zhì)發(fā)生光化學(xué)作用。
2.著色作用：某些物質(zhì)如鉛玻璃、水晶等經(jīng)X線長期大劑量照射后，起結(jié)晶體脫落漸漸改變顏色稱著色作用或者脫水作用。
三.生物效應(yīng)特性：
X線在生物體內(nèi)也能產(chǎn)生電離及激發(fā)，使生物體產(chǎn)生生物效應(yīng)。特別是一些增殖性強(qiáng)的細(xì)胞，經(jīng)一定量的X線照射后，可產(chǎn)生擬制、損傷甚至壞死。
4.X射線譜的基本原理
X射線譜可分為發(fā)射區(qū)射線譜和吸收區(qū)射線譜，波長范圍為700~0.1┱。發(fā)射譜有兩組：連續(xù)譜和疊加其中的標(biāo)識（特征）譜。
連續(xù)X射線譜 高速帶電質(zhì)點(diǎn)（如電子、質(zhì)子、介子等）與物質(zhì)相碰，受物質(zhì)原子核庫侖場的作用而速度驟減，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為光輻射能的形式放出。帶電質(zhì)點(diǎn)的速度從υ1降到υ2，相應(yīng)地發(fā)生波長為 λ0
的輻射，這是h是普朗克常數(shù)，с為光速，m是帶電質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量。因此連續(xù)譜存在一短波限，其最短波長λ0相應(yīng)于υ2=0時(shí)的波長。例如，在普通X射線管中，管電壓為V（伏）時(shí)，，其中e為電子電荷。
1a是鎢陽極X射線管在不同管壓下的連續(xù)X射線譜，1b是相同管電壓（10kV）下不同陽極材料的連續(xù)X射線譜。連續(xù)譜的λ0與陽極的原子序數(shù)Z無關(guān)，它僅與質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能有關(guān)，Z只影響連續(xù)譜的積分強(qiáng)度，X射線的輸出功率為kiZV2(i為管電流)，其效率為kZV,k=1.1~1.4*10-9。強(qiáng)度最大值的波長。X射線管所發(fā)射的連續(xù)譜強(qiáng)度在空間各個(gè)方向的分布是不相等的。
連續(xù) X射線譜中某一波長的強(qiáng)度與管電壓存在著嚴(yán)格的線性關(guān)系，根據(jù)這一關(guān)系外推，可得相應(yīng)于該波長的管電壓，利用這個(gè)方法可求得相當(dāng)精確的兩個(gè)基本物理常數(shù)h和e的比值。
標(biāo)識（特征）X射線譜，當(dāng)沖擊物質(zhì)的帶電質(zhì)點(diǎn)或光子的能量足夠大時(shí)，物質(zhì)原子內(nèi)層的某些電子被擊出，或躍遷到外部殼層，或使該原子電離，而在內(nèi)層留下空位。然后，處在較外層的電子便躍入內(nèi)層以填補(bǔ)這個(gè)空位。這種躍遷主要是電偶極躍遷，躍遷中發(fā)射出具有確定波長的線狀標(biāo)識X 射線譜。式中εn2和εn1分別是原子系統(tǒng)初態(tài)和終態(tài)的能量。標(biāo)識X射線譜通常按發(fā)生躍遷的電子狀態(tài)來分類。電偶極躍遷必須滿足選擇定則：Δn0，ΔЛ=±1和Δj=±1,0（除j=0→0的躍遷外），其中n、Л、j分別表示主量子數(shù)，軌道角動(dòng)量量子數(shù)和總角動(dòng)量量子數(shù)。用K、L、M、N……表示主量子數(shù)n=1、2、3、4……殼層的能級，當(dāng)n=2的電子躍遷到n=1殼層時(shí)，所發(fā)射出的輻射稱Kα系；n=3的電子躍遷到n=1殼層時(shí)，其輻射稱Kβ系。
n=3的電子躍遷到n=2殼層所發(fā)射出的輻射為Lβ系；n=4的電子躍遷到n=2殼層時(shí)，其輻射稱Lα系?！眍愅瓶傻肕系、N系……等標(biāo)識 X射線譜。經(jīng)常遇到的是強(qiáng)度大的K系和L系標(biāo)識X 射線譜。由于能級劈裂，各系譜線由幾條相近的波長所組成，如Kβ系由雙線所組成，雙線的波長差為0.004±0.001┱，Z愈大，相差愈小，λ與λ的強(qiáng)度比約為2:1。物質(zhì)原子外層的電子狀態(tài)，也會(huì)影響內(nèi)層電子的能級，因此發(fā)射譜還存在著精細(xì)結(jié)構(gòu)。
X射線吸收譜，X射線通過試樣時(shí)，其強(qiáng)度隨線吸收系數(shù)μ和試樣厚度t按指數(shù)衰減I-I0e-μt。質(zhì)量吸收系數(shù)μm=μ/ρ=σm+τm這里ρ為試樣的密度；σm是散射吸收系數(shù)，是表示相干（湯姆孫）散射和非相干（康普頓）散射過程的結(jié)果；τm為光電吸收系數(shù)，它是由于內(nèi)光電效應(yīng)的結(jié)果。在0.5~500┱波長范圍，τm起主要作用，σm實(shí)際上完全由相干散射所決定，其數(shù)值約為0.2cm2/g。
這里A是原子量，當(dāng)（λZ）從8變到1000，ψ（λZ）從0.05線性地增加到 0.5。對于每一種元素，在某一嚴(yán)格確定的波長，μm發(fā)生突變。這種μm的跳躍變化，是由于輻射光子的能量增加到一定程度，能夠激勵(lì)正常態(tài)的內(nèi)層電子。如果被激勵(lì)的是K層電子，得到K系吸收限λK；如果被激勵(lì)的是L層電子得到L系吸收限λL；……如圖2所示。在吸收限之上，隨著入射光子能量的增加，吸收曲線上出現(xiàn)振蕩起伏變化的小峰（圖3）。當(dāng)能量大于吸收限1keV時(shí)，吸收系數(shù)單調(diào)下降。能量大于吸收限5~30eV，稱近吸收限區(qū)，這一區(qū)域與原子能級和四周原子有關(guān)。高于吸收限30~1000eV為擴(kuò)展吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)區(qū)（見擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜）。這一區(qū)域反映著周圍原子的影響。
5.x射線衍射的物理原理
x射線衍射原理
1913年英國物理學(xué)家布拉格父子（W.H.Bragg,W.L.Bragg）在勞厄發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，不僅成功地測定了NaCl、KCl等的晶體結(jié)構(gòu)，并提出了作為晶體衍射基礎(chǔ)的著名公式──布拉格方程：
2d sinθ=nλ
式中λ為X射線的波長，n為任何正整數(shù)。
當(dāng)X射線以掠角θ（入射角的余角）入射到某一點(diǎn)陣晶格間距為d的晶面上時(shí)，在符合上式的條件下，將在反射方向上得到因疊加而加強(qiáng)的衍射線。布拉格方程簡潔直觀地表達(dá)了衍射所必須滿足的條件。當(dāng) X射線波長λ已知時(shí)（選用固定波長的特征X射線），采用細(xì)粉末或細(xì)粒多晶體的線狀樣品，可從一堆任意取向的晶體中，從每一θ角符合布拉格方程條件的反射面得到反射，測出θ后，利用布拉格方程即可確定點(diǎn)陣晶面間距、晶胞大小和類型；根據(jù)衍射線的強(qiáng)度，還可進(jìn)一步確定晶胞內(nèi)原子的排布。這便是X射線結(jié)構(gòu)分析中的粉末法或德拜-謝樂（Debye—Scherrer）法的理論基礎(chǔ)。而在測定單晶取向的勞厄法中所用單晶樣品保持固定不變動(dòng)（即θ不變），以輻射束的波長作為變量來保證晶體中一切晶面都滿足布拉格方程的條件，故選用連續(xù)X射線束。如果利用結(jié)構(gòu)已知的晶體，則在測定出衍射線的方向θ后，便可計(jì)算X射線的波長，從而判定產(chǎn)生特征X射線的元素。這便是X射線譜術(shù)，可用于分析金屬和合金的成分。
6.物理中的X射線是什么
X射線的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展 19世紀(jì)末，物理學(xué)的天空，猛然閃出了三道金色的閃電，照亮了正在世紀(jì)末的陰云下艱難跋涉的人們，人類的目光終于不再凝重。
這三道閃電就是：1895年倫琴發(fā)現(xiàn)的X射線；1896年柏克勒爾發(fā)現(xiàn)的天然放射性；1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)的電子，正所謂一年一道閃電，道道輝煌燦爛。 以這著名的三大發(fā)現(xiàn)作為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，人們又進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)了原子的可變性的大量化學(xué)同位素。
與此同時(shí)，人類認(rèn)識也開始長驅(qū)直入到原子核內(nèi)部。原子不可分的神話被毫不留情地打破，為現(xiàn)代電子技術(shù)這座摩天大樓夯下了厚重的基礎(chǔ)。
這三大發(fā)現(xiàn)是科學(xué)技術(shù)從19世紀(jì)進(jìn)入20世紀(jì)的隆隆禮炮，它莊嚴(yán)地宣告：科學(xué)技術(shù)新時(shí)代來到了。 而新物理學(xué)完全可以說是從1895年，德國的倫琴（1845~1923）教授發(fā)現(xiàn)了X射線時(shí)開始的。
當(dāng)然，在這之前，已經(jīng)有無數(shù)的學(xué)者對氣體中的放電投入了特別的關(guān)注，并進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，尤其是法拉第、普呂克爾、蓋斯勒、克魯克斯和湯姆生爵士。其實(shí)早在18世紀(jì)上半葉，德國的文克勒先生，就曾經(jīng)用一架起電機(jī)，使在抽去了一部分空氣的玻璃瓶里，因放電而產(chǎn)生了一種前所未見的光。
令人遺憾的是，文克勒只是記錄下了這種神秘的光，卻沒有能夠深入持久地研究下去。 1836年，卓越的法拉第先生也饒有興趣地注意到了低壓氣體中的神秘的放電現(xiàn)象。
他并且還企圖來試驗(yàn)一下真空放電。然而，由于無法獲得高真空，他的這一想法也只能流產(chǎn)。
接下來，歷史的重任又落到了德國波恩大學(xué)的普呂克爾的肩上。普呂克爾總是在思考著這樣一個(gè)問題：當(dāng)電在不同的大氣壓下，通過空氣或者其他氣體的時(shí)候，究竟會(huì)發(fā)生什么樣的現(xiàn)象呢？這個(gè)問題苦苦地折磨著他，無論醒里夢里，無論白日黑夜，普呂克爾決心搞清楚這個(gè)問題，不然，他會(huì)永無寧日的。
普呂克爾找到了優(yōu)秀的玻璃工匠蓋斯勒先生，因?yàn)橐胝业絾栴}的答案，得需要一個(gè)玻璃管，而且在管的兩端封入裝上輸入電流用的金屬體，并需要能把玻璃管內(nèi)的壓力減少到最低值的抽氣泵。蓋斯勒先生沒有辜負(fù)普呂克爾的殷切厚望，1850年，成功地研制出稀薄氣體放電用的玻璃管。
普呂克爾真是激動(dòng)萬分，久久地握住蓋斯勒的手不放，他打心眼里感激這位厚道的工匠。利用這個(gè)玻璃管，普呂克爾實(shí)現(xiàn)了低壓放電發(fā)光，再次捕捉到了那道神秘的電光，并把這種電光深深地銘刻在心。
科學(xué)的道路是沒有盡頭的。蓋斯勒不無遺憾地發(fā)現(xiàn)，抽空的玻璃管放電發(fā)光的亮度不同，是同玻璃管抽成真空的程度有關(guān)系的。
而普呂克爾也多么地希望有一臺真正的抽氣機(jī)，從而創(chuàng)造出一段絕對的真空啊！兩人不謀而合。這對科學(xué)上的真正的朋友，再度攜起手來，向著未知的世界一路求索而去。
在科學(xué)史上，托里拆利曾經(jīng)用水銀代替水，形成了“托里拆利真空”，這對蓋斯勒震動(dòng)很大，他因此則設(shè)想，流水式抽氣泵要是改用流汞效果一定會(huì)更好一些的。 蓋斯勒找來了有關(guān)抽氣機(jī)用水銀的大量資料，又經(jīng)過無數(shù)次試驗(yàn)，最后決定利用水銀比水重13倍的比重差，來提高流水式抽氣泵的性能。
功夫不負(fù)有心人。無數(shù)次的失敗以后，蓋斯勒終于研制成功一種實(shí)用、簡單而且可靠的水銀泵，用這種泵幾乎可以全部抽空玻璃管中的空氣，人類制造真空的夢想終于成真。
用水銀泵抽成真空的低壓放電管，使普呂克爾先生完成了對低壓放電現(xiàn)象的研究。后人為了紀(jì)念這位不同尋常的玻璃工人，就把低壓放電管命名為“蓋斯勒管”。
普呂克爾利用蓋斯勒管進(jìn)行了一系列的低壓放電實(shí)驗(yàn)，他一次又一次地為蓋斯勒管陰極管壁上所出現(xiàn)的美麗的綠色輝光而嘆為觀止。 1868年，為科學(xué)事業(yè)貢獻(xiàn)了畢生精力的普呂克爾先生，因勞累過度，心臟停止了跳動(dòng)。
死的時(shí)候，他的眼睛沒有閉上，他沒有完成他的事業(yè)。為他送葬的他的學(xué)生約翰·希托夫看到此情此景，不禁淚如泉涌，他決心沿著老師沒有走完的道路，繼續(xù)走下去。
而與此同時(shí)，一位英國物理學(xué)家，叫做威廉·克魯克斯的，也成了普呂克爾的這一未竟事業(yè)的繼承者。 當(dāng)他們把一只裝有鉑電極的玻璃管，用抽氣機(jī)逐漸地抽空的時(shí)候，他們發(fā)現(xiàn)，管內(nèi)的放電在性質(zhì)上，經(jīng)歷了許多次的變化，最后在玻璃管壁上或者管內(nèi)的其他固體上產(chǎn)生了磷光效應(yīng)。
1896年，希托夫經(jīng)過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)證明，置放在陰極與玻璃壁之間的障礙物，可以在玻璃壁上投射陰影。 同時(shí)，從陰極發(fā)射出來的光線能夠產(chǎn)生熒光，當(dāng)它碰到玻璃管壁或者硫化鋅等物質(zhì)的時(shí)候，這種光就更強(qiáng)。
1876年，戈?duì)柎奶怪貜?fù)并證實(shí)了希托夫的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并且把這種從陰極發(fā)射出的能產(chǎn)生熒光的射線，正式命名為“陰極射線”。 克魯克斯也提供了他所獲得的證據(jù)，比如說，這些射線在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就說明它們是由陰極射出的荷電質(zhì)點(diǎn)，因撞擊而產(chǎn)生磷光。
人們還發(fā)現(xiàn)了陰極射線的一系列物理現(xiàn)象。例如，1890年，舒斯特觀察了陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)度，測量了這些假想質(zhì)點(diǎn)的電荷與其質(zhì)量的比率。
他還假定這些質(zhì)點(diǎn)的大小與原子一樣，推測出氣體離子的電荷遠(yuǎn)比液體離子大得多。陰極射線的發(fā)現(xiàn)，猶如晴空里一聲霹靂，引出了諸如X射線、放射性和電子等一系列重大的發(fā)現(xiàn)。
7.X光機(jī)的原理
原發(fā)布者：郭保亮9
X線設(shè)備基礎(chǔ)知識解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院張永敏X線的起源1、1895年11月8日，德國物理學(xué)家倫琴（WithelmConradRoentgen,1845~1923）在一只嵌有兩個(gè)金屬電極的真空玻璃管兩端電極上，加上幾萬伏的高壓電研究陰極射線管氣體放電時(shí)，發(fā)現(xiàn)在距玻璃管兩米遠(yuǎn)的地方，一塊用鉑氰化鋇溶液浸洗過的紙板發(fā)出明亮的熒光。當(dāng)用手去拿這塊紙板時(shí)，竟在紙板上看到手骨的影像。當(dāng)時(shí)倫琴斷定這是一種人眼看不見、但能穿透物體的射線。因當(dāng)時(shí)無法解釋它的原理和性質(zhì)，故稱之為X射線。X線發(fā)展回顧右圖為1896年倫琴首次拍攝到他妻子手的X線照片，其無名指上戴著一枚戒指）2、1896年，德國西門子公司研制出世界上第一只X線管。開拓了放射診斷和放射治療兩個(gè)醫(yī)學(xué)學(xué)科。?20世紀(jì)10~20年代，出現(xiàn)了常規(guī)X線機(jī)。?到20世紀(jì)60年代中、末期，已形成了較完整的學(xué)科體系，稱為影像設(shè)備學(xué)。?1.X線能譜我們知道物質(zhì)是由分子組成的，分子是由原子組成的，原子是有原子核和核外電子組成的。那么當(dāng)高速運(yùn)動(dòng)的電子以一定的速度射入原子核外電子能級時(shí)，打破原來的能級平衡，為了達(dá)到新的平衡，多余的電子向低能級躍遷。在躍遷過程中，多余的能量以連續(xù)光譜的形式釋放，這個(gè)光譜就是X線能譜。X線是以一種輻射，這種輻射以波或粒子的形式穿過空間或介質(zhì)釋放能量。X線的產(chǎn)生機(jī)理2.電磁輻射電磁輻射以電磁波的輻射形式存在。X線輻射、r輻射都是電磁輻射。X線輻射是帶電粒子通過原
