-纳秒级的X光射线与胶带粘滑运动 中摩擦作用的相关联性

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1 -纳秒级的X光射线与胶带粘滑运动 中摩擦作用的相关联性
透明胶带拉扯发射荧光 -纳秒级的X光射线与胶带粘滑运动 中摩擦作用的相关联性 冯培培

2 产生X射线 摩擦起电，摩擦发光 透明胶带拉扯实验过程 实现现象分析

3 得到X射线最简单的方法就是加速后的电子撞击金属靶。
轫致辐射 特性辐射 此外，用同步加速器和自由电子雷射可以得到高强度的X射线。

4 产生X射线 摩擦起电，摩擦发光 透明胶带拉扯实验过程 实现现象分析

5 用摩擦的方法使物体带电的现象，叫摩擦起电（triboelectrification ） 。
摩擦起电是电子由一个物体转移到另一个物体 的结果，所以当两个不带电的物体摩擦起电时必然 带相等的电量，电性相反。 当两个物体摩擦时，一个物体失去了核外电子， 于是表现为带正电，而另一个物体带负电。

6 同种材料摩擦起电 利用一些容易起电的同种材料进行相互摩擦，两个摩擦表面就能够出现带电现象。通过进一步的实验表明：两个表面所带电荷为同性电荷，并且有的材料摩擦可以带 同性正电荷，有的摩擦后可以带同性负电荷。在排除了外界的影响(如通过其它导体导走电荷等)之后，实验仍能得到相同的结果。

7 原因： 介质在未摩擦之前会在周围的环境中受到了一定程度的污染，污染的结果是介质和污染物之间因接触而产生了偶电层。摩擦会使一部分污染脱离介质表面，从而 脱离部分的介质与污染之间的偶电层也随之分离使介质带上电荷。因为介质相同，且污染物也相同，这里偶电层也是相同的，故偶电层脱离时，介质上带上同种电 荷。

8 摩擦发光 （triboluminescence ）
某些固体受机械研磨、振动或应力时的发光现象。例如蔗糖、酒石酸等晶体受挤压时发出闪光；合成的磷光体Ca P O ·Dy用指甲划痕，可观察到很强的发光等。

9 摩擦发光还泛指如下的发光过程： 1.应变激发发光。压电固体在受到研磨或振动时发生应变，因压电效应产生高达10 v/cm的局部场,场区因曾讷击穿产生电子空穴时，当它们复合时发出光来。也可能有一部分电子（或空穴）被陷阱俘获，然后热释发光，称为摩擦热释发光。 2.有 的半导体（例如硅）受机械力而断裂时，可见到蓝色闪光，它是由断裂的清洁表面上形成表面态以及载流子在表面态上的重新排列引起的，也可能是断裂表面间的弧 光放电引起的发光。 3.摩擦发光还包括物体在高频声波作用下产生的发光现象，称为声致发光。例如液体受超声波作用产生类似旋涡中的空腔，使连续性的液体断 裂，因此声致发光也可看做是物体因断裂引起的一种摩擦发光。

10 产生X射线 摩擦起点，摩擦发光 透明胶带拉扯实验过程 实现现象分析

11 实验基本思路： 在一定真空度的环境中，以一定的速度拉扯透明胶带能产生发光现象。

12 torr真空环境下，以3cm 速度拉扯胶带。使用的胶带为Photo Safe 3M Scotch Tape（19mmx25
torr真空环境下，以3cm 速度拉扯胶带。使用的胶带为Photo Safe 3M Scotch Tape（19mmx25.4m）,25mm钽箔包裹Amptek X-ray detector的铍质测量口，防止由于X射线过强导致仪器量程不够，放置在距离拉扯面5cm的地方。

13 上面图片中的实验环境是充有氖气，压强为150mtorr，约为20Pa。
有2个发光部位，一个是红光一个是蓝光。 红光是摩擦发光，我们看到的是可见光，闪烁的蓝光是由于可见光的光子 撞击对超过500ev能量的电子敏感的荧光屏所致。

14 当压强降低到 torr，约0.1帕时，整个装置都被闪烁的蓝光照亮。

15 产生X射线 摩擦起点，摩擦发光 透明胶带拉扯实验过程 实现现象分析

16 在胶带分离的部位会有短时间的高浓度的电子聚集（ ），而且
是胶带受力最大的部位。 左边的轴是以3cm/s拉胶带时的力，黑色为压强0.1帕时的力，绿色为一个大气压 下的力。右边轴为脉冲能量，蓝色的是X射线探测仪收集的信号，红色的是辐射频率 天线感应到的的信号。 图a中数据是在X射线探测仪的探头前盖了钽箔，为了减小X光的强度， 使它的能量在20 Kev以下，以便于观测胶带滑动时同时产生的各种现象。

17 上图是用3种方法（solid-state detector,liquid scintillator,characteristic r. f
上图是用3种方法（solid-state detector,liquid scintillator,characteristic r.f. pulse）获得 拉扯时释放的能量的曲线图,可以看出他们基本上是一致的。

18 上图中测得的是在没有铍箔遮挡时探测仪测得的光谱。
为了最小化光子的互相撞击，探测仪放置在69Cm外，这么做能对实验观测 带来显著的变化。

19 Thank you !