X射线在物质中的衰减系数μ 与原子序数Z关系的进一步研究

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X射线在物质中的衰减系数μ 与原子序数Z关系的进一步研究 指导老师:姚红英老师 0519019 张 翀

动机? P10 实验表明,材料对X光的衰减系数μ是其原子序数Z的函数,即 μ=f(Z) 非单调性 !!  ?? I=I0e[-μ (Z)×d] 非单调性 !!  ??

怀疑? C Al Fe Cu Zr Ag

R=0.99996,线性较好。B=3.51,首次给出指数关系中的α 试探? R=0.99996,线性较好。B=3.51,首次给出指数关系中的α

Mo阳极发射的X光光谱? Kβ:63.2pm Kα:71.1pm

透射率T与波长的关系(Cu、Zr) λK=68.9pm

g(Z)=C×h(Z) (∨λ<λk ) 暗示? 一,换阳极材料 二,改变思路方向 证明: ∫I(λ)×e [-μ(Z,λ)×d] dλ= ∫ I(λ)dλ× e[-g(Z)×d] 又 μ(Z,λ)=C1 h(Z)×k(λ) 左边=e-C1∫I(λ)×e[-k(λ)] dλ×e[- h(Z)×d] =C2e[- h(Z)×d] 右边=C3 × e[-g(Z)×d] g(Z)=C×h(Z) (∨λ<λk )

测谱? None Al Fe Δt

细节? 限于仪器只有一个靶台,吸收板吸收片。 不同吸收片的厚度不同。同时不同批次的吸收片产品可能会有差异螺旋测微仪 Fe: 0.050cm0.0530cm 6% 由于没有C的吸收片,故多测一组Mo的吸收片。

β=5.1°(对于NaCl晶体,对应λ=50.1pm) UHV=30.0kV I=1.00mA Mo λK=61.9pm Ag λK=48.6pm

拟合度:R=0.99136,B=3.701,第二次给出指数关系中的α。

β=4.1°(对于NaCl晶体,对应λ=40.3pm) UHV=35.0kV I=0.60mA

拟合度:R=0.99606,B=3.613,第三次给出指数关系中的α。

μ=f(Z)=C×Z3.6 (λmin<λ<λk) 似乎意味μ 在Z>40后随Z变化模式突变。 事实上,这并不普适! 《TECHNICAL DOCUMENTATION》p6.3.2.1 fig.4 Appendix 2-04 to Contract No.CDEFC-S023024/W,LEYBOLD DIDACTIC GMBH

插曲? 在设置β=4.1°(对于NaCl晶体,对应λ=40.3pm),同时UHV=30.0kV I=1.00mA

X Ray’s distribution of intensity λmin =hc/(eUHV) ∝ 1/UHV UHV=30.0kV时,短波限λmin=41.3pm,对应β=4.19° 设置β=4.1 ° 仪器Δ βmin=0.1 ° 正好位于短波限附近! dR/dλ较大 X光管最大问题即稳定性---- UHV稳定性 、环境温度T、电网波动 U=35.0kV时,短波限λmin=35.4pm。

对 ∨λ∈( λmin ,λk ) μ=f(Z)=C×Z3 对 ∨λ∈( λmin ,λk ) μ=f(Z)=C×Z3.6 致谢: 感谢姚老师的指导与建议,并专门找出了库存中全新的Cu、Zr吸收片,基本消除因材料氧化而造成的影响。

Thank You! 0519019 张翀