x線(xiàn)物理(X射線(xiàn)的基本知識有哪些)
1.X射線(xiàn)的基本知識有哪些
X射線(xiàn)是一種波長(cháng)很短、能量很高的電磁波，是由高能電子的減速或由原子內層軌道電子的躍遷產(chǎn)生的。
其波長(cháng)介于光學(xué)的紫外光與Y射線(xiàn)的波K之間（見(jiàn)圖7—1），從10的-6次方nm到l0nm。在常規X射線(xiàn)光譜分析巾所涉及的波長(cháng)范圍從0.01nm(UK。
線(xiàn))至2nm(FK。線(xiàn))。
x射線(xiàn)可以通過(guò)X射線(xiàn)管產(chǎn)生。X射線(xiàn)管內部抽成真空，設有陰極（燈絲）和陽(yáng)極（靶子）及出射窗口，在陽(yáng)極和陰極之間施加數卜千伏直流高壓。
考試&大&在陰極回路中被加熱的電子在陽(yáng)極高壓的吸引下，以極高的速度射向陽(yáng)極，這時(shí)就有x射線(xiàn)自陽(yáng)極發(fā)出，通過(guò)極薄的鈹窗射至管外。
2.x線(xiàn)的性質(zhì)及物理特性
x射線(xiàn)的性質(zhì)及物理特性：
1、穿透作用。X射線(xiàn)因其波長(cháng)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(guò)，表現出很強的穿透能力。
2、電離作用。物質(zhì)受X射線(xiàn)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(xiàn)波長(cháng)很短不可見(jiàn)，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(jiàn)光或紫外線(xiàn)），熒光的強弱與X射線(xiàn)量成正比。
4、熱作用。物質(zhì)所吸收的X射線(xiàn)能大部分被轉變成熱能，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(xiàn)顯微鏡、波長(cháng)測定和物質(zhì)結構分析中都得到應用。
擴展資料：
X線(xiàn)是一種波長(cháng)很短的電磁波，是一種光子，診斷上使用的X線(xiàn)波長(cháng)為0.08-0.31埃（1埃=0.1納米=10的-10次方米），在醫學(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(zhuān)用術(shù)語(yǔ)，表示中間線(xiàn)。
化學(xué)作用：
1.感光作用：X線(xiàn)和可見(jiàn)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(zhù)色作用：某些物質(zhì)如鉛玻璃、水晶等經(jīng)X線(xiàn)長(cháng)期大劑量照射后，起結晶體脫落漸漸改變顏色稱(chēng)著(zhù)色作用或者脫水作用。
三.生物效應特性：X線(xiàn)在生物體內也能產(chǎn)生電離及激發(fā)，使生物體產(chǎn)生生物效應。特別是一些增殖性強的細胞，經(jīng)一定量的X線(xiàn)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(xiàn)
3.x線(xiàn)具有哪些特性,它們分別是什么的基礎
X線(xiàn)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(xiàn)在均勻的、各項同性的介質(zhì)中，是直線(xiàn)傳播的不可見(jiàn)電磁波。
2.X線(xiàn)不帶電，故而不受外界磁場(chǎng)或電場(chǎng)的影響。
3.穿透作用：X線(xiàn)波長(cháng)短具有較高能量，物質(zhì)對它吸收弱，因此具有很強的穿透本領(lǐng)。
4.熒光作用：某些物質(zhì)被X線(xiàn)照射后，能激發(fā)出可見(jiàn)熒光。
5.電離作用：具有足夠能量的X線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)和可見(jiàn)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(zhù)色作用：某些物質(zhì)如鉛玻璃、水晶等經(jīng)X線(xiàn)長(cháng)期大劑量照射后，起結晶體脫落漸漸改變顏色稱(chēng)著(zhù)色作用或者脫水作用。
三.生物效應特性：
X線(xiàn)在生物體內也能產(chǎn)生電離及激發(fā)，使生物體產(chǎn)生生物效應。特別是一些增殖性強的細胞，經(jīng)一定量的X線(xiàn)照射后，可產(chǎn)生擬制、損傷甚至壞死。
4.X射線(xiàn)譜的基本原理
X射線(xiàn)譜可分為發(fā)射區射線(xiàn)譜和吸收區射線(xiàn)譜，波長(cháng)范圍為700~0.1┱。發(fā)射譜有兩組：連續譜和疊加其中的標識（特征）譜。
連續X射線(xiàn)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(chǎng)的作用而速度驟減，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能轉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，相應地發(fā)生波長(cháng)為 λ0
的輻射，這是h是普朗克常數，с為光速，m是帶電質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量。因此連續譜存在一短波限，其最短波長(cháng)λ0相應于υ2=0時(shí)的波長(cháng)。例如，在普通X射線(xiàn)管中，管電壓為V（伏）時(shí)，，其中e為電子電荷。
1a是鎢陽(yáng)極X射線(xiàn)管在不同管壓下的連續X射線(xiàn)譜，1b是相同管電壓（10kV）下不同陽(yáng)極材料的連續X射線(xiàn)譜。連續譜的λ0與陽(yáng)極的原子序數Z無(wú)關(guān)，它僅與質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能有關(guān)，Z只影響連續譜的積分強度，X射線(xiàn)的輸出功率為kiZV2(i為管電流)，其效率為kZV,k=1.1~1.4*10-9。強度最大值的波長(cháng)。X射線(xiàn)管所發(fā)射的連續譜強度在空間各個(gè)方向的分布是不相等的。
連續 X射線(xiàn)譜中某一波長(cháng)的強度與管電壓存在著(zhù)嚴格的線(xiàn)性關(guān)系，根據這一關(guān)系外推，可得相應于該波長(cháng)的管電壓，利用這個(gè)方法可求得相當精確的兩個(gè)基本物理常數h和e的比值。
標識（特征）X射線(xiàn)譜，當沖擊物質(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，而在內層留下空位。然后，處在較外層的電子便躍入內層以填補這個(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(cháng)的線(xiàn)狀標識X 射線(xiàn)譜。式中εn2和εn1分別是原子系統初態(tài)和終態(tài)的能量。標識X射線(xiàn)譜通常按發(fā)生躍遷的電子狀態(tài)來(lái)分類(lèi)。電偶極躍遷必須滿(mǎn)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，軌道角動(dòng)量量子數和總角動(dòng)量量子數。用K、L、M、N……表示主量子數n=1、2、3、4……殼層的能級，當n=2的電子躍遷到n=1殼層時(shí)，所發(fā)射出的輻射稱(chēng)Kα系；n=3的電子躍遷到n=1殼層時(shí)，其輻射稱(chēng)Kβ系。
n=3的電子躍遷到n=2殼層所發(fā)射出的輻射為L(cháng)β系；n=4的電子躍遷到n=2殼層時(shí)，其輻射稱(chēng)Lα系。……同理類(lèi)推可得M系、N系……等標識 X射線(xiàn)譜。經(jīng)常遇到的是強度大的K系和L系標識X 射線(xiàn)譜。由于能級劈裂，各系譜線(xiàn)由幾條相近的波長(cháng)所組成，如Kβ系由雙線(xiàn)所組成，雙線(xiàn)的波長(cháng)差為0.004±0.001┱，Z愈大，相差愈小，λ與λ的強度比約為2:1。物質(zhì)原子外層的電子狀態(tài)，也會(huì )影響內層電子的能級，因此發(fā)射譜還存在著(zhù)精細結構。
X射線(xiàn)吸收譜，X射線(xiàn)通過(guò)試樣時(shí)，其強度隨線(xiàn)吸收系數μ和試樣厚度t按指數衰減I-I0e-μt。質(zhì)量吸收系數μm=μ/ρ=σm+τm這里ρ為試樣的密度；σm是散射吸收系數，是表示相干（湯姆孫）散射和非相干（康普頓）散射過(guò)程的結果；τm為光電吸收系數，它是由于內光電效應的結果。在0.5~500┱波長(cháng)范圍，τm起主要作用，σm實(shí)際上完全由相干散射所決定，其數值約為0.2cm2/g。
這里A是原子量，當（λZ）從8變到1000，ψ（λZ）從0.05線(xiàn)性地增加到 0.5。對于每一種元素，在某一嚴格確定的波長(cháng)，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，能夠激勵正常態(tài)的內層電子。如果被激勵的是K層電子，得到K系吸收限λK；如果被激勵的是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(zhù)入射光子能量的增加，吸收曲線(xiàn)上出現振蕩起伏變化的小峰（圖3）。當能量大于吸收限1keV時(shí)，吸收系數單調下降。能量大于吸收限5~30eV，稱(chēng)近吸收限區，這一區域與原子能級和四周原子有關(guān)。高于吸收限30~1000eV為擴展吸收精細結構區（見(jiàn)擴展X射線(xiàn)吸收精細結構譜）。這一區域反映著(zhù)周?chē)拥挠绊憽?/p>
5.x射線(xiàn)衍射的物理原理
x射線(xiàn)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)現的基礎上，不僅成功地測定了NaCl、KCl等的晶體結構，并提出了作為晶體衍射基礎的著(zhù)名公式──布拉格方程：
2d sinθ=nλ
式中λ為X射線(xiàn)的波長(cháng)，n為任何正整數。
當X射線(xiàn)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的衍射線(xiàn)。布拉格方程簡(jiǎn)潔直觀(guān)地表達了衍射所必須滿(mǎn)足的條件。當 X射線(xiàn)波長(cháng)λ已知時(shí)（選用固定波長(cháng)的特征X射線(xiàn)），采用細粉末或細粒多晶體的線(xiàn)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(lèi)型；根據衍射線(xiàn)的強度，還可進(jìn)一步確定晶胞內原子的排布。這便是X射線(xiàn)結構分析中的粉末法或德拜-謝樂(lè )（Debye—Scherrer）法的理論基礎。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(cháng)作為變量來(lái)保證晶體中一切晶面都滿(mǎn)足布拉格方程的條件，故選用連續X射線(xiàn)束。如果利用結構已知的晶體，則在測定出衍射線(xiàn)的方向θ后，便可計算X射線(xiàn)的波長(cháng)，從而判定產(chǎn)生特征X射線(xiàn)的元素。這便是X射線(xiàn)譜術(shù)，可用于分析金屬和合金的成分。
6.物理中的X射線(xiàn)是什么
X射線(xiàn)的發(fā)現與發(fā)展 19世紀末，物理學(xué)的天空，猛然閃出了三道金色的閃電，照亮了正在世紀末的陰云下艱難跋涉的人們，人類(lèi)的目光終于不再凝重。
這三道閃電就是：1895年倫琴發(fā)現的X射線(xiàn)；1896年柏克勒爾發(fā)現的天然放射性；1897年湯姆生發(fā)現的電子，正所謂一年一道閃電，道道輝煌燦爛。 以這著(zhù)名的三大發(fā)現作為堅實(shí)的基礎，人們又進(jìn)一步研究發(fā)現了原子的可變性的大量化學(xué)同位素。
與此同時(shí)，人類(lèi)認識也開(kāi)始長(cháng)驅直入到原子核內部。原子不可分的神話(huà)被毫不留情地打破，為現代電子技術(shù)這座摩天大樓夯下了厚重的基礎。
這三大發(fā)現是科學(xué)技術(shù)從19世紀進(jìn)入20世紀的隆隆禮炮，它莊嚴地宣告：科學(xué)技術(shù)新時(shí)代來(lái)到了。 而新物理學(xué)完全可以說(shuō)是從1895年，德國的倫琴（1845~1923）教授發(fā)現了X射線(xiàn)時(shí)開(kāi)始的。
當然，在這之前，已經(jīng)有無(wú)數的學(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，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世紀上半葉，德國的文克勒先生，就曾經(jīng)用一架起電機，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(jiàn)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(méi)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象。
他并且還企圖來(lái)試驗一下真空放電。然而，由于無(wú)法獲得高真空，他的這一想法也只能流產(chǎn)。
接下來(lái)，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(zhù)這樣一個(gè)問(wèn)題：當電在不同的大氣壓下，通過(guò)空氣或者其他氣體的時(shí)候，究竟會(huì )發(fā)生什么樣的現象呢？這個(gè)問(wèn)題苦苦地折磨著(zhù)他，無(wú)論醒里夢(mèng)里，無(wú)論白日黑夜，普呂克爾決心搞清楚這個(gè)問(wèn)題，不然，他會(huì )永無(wú)寧日的。
普呂克爾找到了優(yōu)秀的玻璃工匠蓋斯勒先生，因為要想找到問(wèn)題的答案，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的壓力減少到最低值的抽氣泵。蓋斯勒先生沒(méi)有辜負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(wàn)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(méi)有盡頭的。蓋斯勒不無(wú)遺憾地發(fā)現，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，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(lái)，向著(zhù)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(lái)了有關(guān)抽氣機用水銀的大量資料，又經(jīng)過(guò)無(wú)數次試驗，最后決定利用水銀比水重13倍的比重差，來(lái)提高流水式抽氣泵的性能。
功夫不負有心人。無(wú)數次的失敗以后，蓋斯勒終于研制成功一種實(shí)用、簡(jiǎn)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(lèi)制造真空的夢(mèng)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象的研究。后人為了紀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，他一次又一次地為蓋斯勒管陰極管壁上所出現的美麗的綠色輝光而嘆為觀(guān)止。 1868年，為科學(xué)事業(yè)貢獻了畢生精力的普呂克爾先生，因勞累過(guò)度，心臟停止了跳動(dòng)。
死的時(shí)候，他的眼睛沒(méi)有閉上，他沒(méi)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(zhù)老師沒(méi)有走完的道路，繼續走下去。
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。 當他們把一只裝有鉑電極的玻璃管，用抽氣機逐漸地抽空的時(shí)候，他們發(fā)現，管內的放電在性質(zhì)上，經(jīng)歷了許多次的變化，最后在玻璃管壁上或者管內的其他固體上產(chǎn)生了磷光效應。
1896年，希托夫經(jīng)過(guò)反復的實(shí)驗證明，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(lái)的光線(xiàn)能夠產(chǎn)生熒光，當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。
1876年，戈爾茨坦重復并證實(shí)了希托夫的實(shí)驗結果，并且把這種從陰極發(fā)射出的能產(chǎn)生熒光的射線(xiàn)，正式命名為“陰極射線(xiàn)”。 克魯克斯也提供了他所獲得的證據，比如說(shuō)，這些射線(xiàn)在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉，這就說(shuō)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)現了陰極射線(xiàn)的一系列物理現象。例如，1890年，舒斯特觀(guān)察了陰極射線(xiàn)在磁場(chǎng)中的偏轉度，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比液體離子大得多。陰極射線(xiàn)的發(fā)現，猶如晴空里一聲霹靂，引出了諸如X射線(xiàn)、放射性和電子等一系列重大的發(fā)現。
7.X光機的原理
原發(fā)布者：郭保亮9
X線(xiàn)設備基礎知識解放軍總醫院第一附屬醫院張永敏X線(xiàn)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(wàn)伏的高壓電研究陰極射線(xiàn)管氣體放電時(shí)，發(fā)現在距玻璃管兩米遠的地方，一塊用鉑氰化鋇溶液浸洗過(guò)的紙板發(fā)出明亮的熒光。當用手去拿這塊紙板時(shí)，竟在紙板上看到手骨的影像。當時(shí)倫琴斷定這是一種人眼看不見(jiàn)、但能穿透物體的射線(xiàn)。因當時(shí)無(wú)法解釋它的原理和性質(zhì)，故稱(chēng)之為X射線(xiàn)。X線(xiàn)發(fā)展回顧右圖為1896年倫琴首次拍攝到他妻子手的X線(xiàn)照片，其無(wú)名指上戴著(zhù)一枚戒指）2、1896年，德國西門(mén)子公司研制出世界上第一只X線(xiàn)管。開(kāi)拓了放射診斷和放射治療兩個(gè)醫學(xué)學(xué)科。?20世紀10~20年代，出現了常規X線(xiàn)機。?到20世紀60年代中、末期，已形成了較完整的學(xué)科體系，稱(chēng)為影像設備學(xué)。?1.X線(xiàn)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。那么當高速運動(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(lái)的能級平衡，為了達到新的平衡，多余的電子向低能級躍遷。在躍遷過(guò)程中，多余的能量以連續光譜的形式釋放，這個(gè)光譜就是X線(xiàn)能譜。X線(xiàn)是以一種輻射，這種輻射以波或粒子的形式穿過(guò)空間或介質(zhì)釋放能量。X線(xiàn)的產(chǎn)生機理2.電磁輻射電磁輻射以電磁波的輻射形式存在。X線(xiàn)輻射、r輻射都是電磁輻射。X線(xiàn)輻射是帶電粒子通過(guò)原
