x.y射线与物质的相互作用主要有（x,y射线与物质相互作用可发生三种效应）
本文目录一览：
- 1、X射线与物质的相互作用及吸收
- 2、X射线与物质有哪些相互作用,规律如何,对分析有何影响
- 3、x射线与物质相互作用可以产生哪些效应？
- 4、X射线与物质的相互作用
- 5、X射线/γ射线与物质相互作用的常见形式有哪些?
- 6、x射线与物质作用产生的物理信号及其应用？
X射线与物质的相互作用及吸收
(一)X射线与物质的相互作用
特征X射线是一种低能电磁辐射，它与物质的相互作用形式与γ射线相类似，但由于其能量较低，所以与γ射线稍有不同。其主要作用是光电效应、相干散射和非相干散射，不会发生电子对效应。
1.光电效应
X射线的光电效应是X射线一次将全部能量交给原子，X射线本身消失。在原子核的参与下，进行能量分配，一部分用于克服轨道电子的结合能，其余全部作为电子的动能，放出光电子，这一现象在低能电磁辐射与物质作用时占有重要的地位。
2.散射效应
X射线的散射效应是X射线与核外电轨道电子作用，在作用过程中并没有将全部能量转移给电子，其间有两种情况可能出现。
(a)非相干散射或称为康普顿散射，这是X射线与核处轨道电子发生的非弹性散射，X射线将部分能量转移给电子，使轨道电子获得足够的能量克服其结合能而冲出原子，形成反冲电子，而X射线损失部分能量并改变运动方向。
(b)相干散射，包括汤姆逊散射和瑞利散射，这是X射线与电子的弹性散射，在光子能量较低和靶物质的原子序数较大时，相对于康普顿散射而言，这种散射占有比较大的优势，这一现象可以解释为X射线作为一种电磁辐射，在与核外电子作用时，迫使轨道电子按其频率振动，然后发射与原入射电磁辐射频率相同的电磁辐射。从宏观现象看，则表现为入射X射线改变传播方向，而波长或能量不变。
(二)X射线的吸收与跃变
X射线与物质作用产生光电效应、散射效应，使X射线强度随介质层厚度的增加而逐渐减弱。对于单能量的X射线来说，通过均匀层时X射线强度随吸收物质的厚度增加将按指数规律衰减：
放射性勘探方法
式中：d为吸收物质层的厚度，cm；μ为吸收系数，表示X射线通过1cm厚度物质被吸收的几率，cm-1；I为X射线经过厚度d物质层后剩余的X射线强度；I0为起始X射线强度。
当X射线强度衰减为入射X射线强度一半时的物质的厚度称半吸收厚度。即
=
，d1/2为半吸收厚度。
根据定义，我们可以计算出半吸收厚度的表达式：
。表4-4列出了几种能量的X射线在若干物质中的半吸收厚度。
表4-4 列出几种能量的X射线在若干物质中的半吸收厚度
定义为质量吸收系数，cm2/g，ρ为吸收物质的密度，g/cm3；上述公式可以写成
放射性勘探方法
式中dm为面密度，g/cm2；
X射线与物质相互作用，会使X射线能量减弱，这种作用的几率也可用原子截面表示，符号为μa，表示单位面积上每个原子对光子的吸收几率，即
放射性勘探方法
式中：A为相对原子质量；L为阿伏伽德罗常数(6.023×1023)；N为单位体积吸收物质中的原子数。
总吸收系数等于光电吸收系数、相干散射和非相干散射系数之和：
μ=τ+(σin+σcoh)
μm=μ/ρ=τ/ρ+(σin/ρ+σcoh/ρ)
多元素组成的混合物、化合物和混合溶液的总的有效质量吸收系数，可用下列方法求得：
放射性勘探方法
式中：CA，CB，CC……分别为混合物中A，B，C……各元素的质量浓度；(μ/ρ)A，(μ/ρ)B，(μ/ρ)C……各元素的质量吸收系数；Ci和(μ/ρ)i分别为第i元素质量浓度和质量吸收系数。
如果是单一成分的矿石，只有一个质量浓度CA的待分析元素A，则有下式一个特殊形式，总质量吸收系数为
放射性勘探方法
以上讨论的只是对单能X射线才是正确的。如果入射到混合物上的是多能量X射线，实验证明，可以对多能量X射线求取一个有效能量。于是，在计算质量吸收系数时，可以当作单能进行处理。
实验证明,每个元素的质量吸收系数为 X 射线光子能量 (或波长)的函数,其图形称为X射线吸收谱,如铅 (Z=82),锡 (Z=50)、铜 (Z=29)和硅 (Z=14)的吸收谱示于图4-4。在图中同时给出了光电吸收截面 (τPH)。相干散射截面 (σcoh)和非相干散射截面 (σin)曲线。三者之和为 X 射线的吸收光谱。在图中清楚地表明总的吸收曲线和光电吸收曲线几乎一致的,只是在比较高能量时才明显地分开。
吸收曲线(图4-4)的另一个特点是K、LⅠ、LⅡ、LⅢ和MⅠ、MⅡ、MⅢ、MⅣ、MⅤ处出现吸收截面的跃变，称为吸收限或临界能量(临界波长)。它表示逐出原子某壳层电子所需要的最小能量，即等于(4-3)式所示的电子结合能。因此，每个原子壳层有一个K层吸收限(Kab)；三个L层吸收限(LⅠab、LⅡab、LⅢab)，五个M层吸收限(MⅠab、MⅡab、MⅢab、MⅣab、MⅤab)等。在这些吸收限跃变中最突出的跃变差大的是Kab，即近核的K层临界吸收能量最大，依次向外是EKabELabEMab……见附录4。
X射线与物质有哪些相互作用,规律如何,对分析有何影响
X射线与物质相互作用有：光电效应、康普顿效应、电子对效应、瑞利效应
x射线与物质相互作用可以产生哪些效应？
X射线与物质相互作用有：光电效应、康普顿效应、电子对效应
a.光电效应
光子将能量全部交给原子的一个轨道电子（内层电子），光子本身消失，电子摆脱束缚成为高能自由电子，此过程为光电效应。
（1）不产生散射线，减少照片的灰雾。
（2）增加人体不同组织和造影剂对X射线的吸收差别，利于提高诊断准确性。
b.康普顿效应
光子将部分能量交给原子中束缚较松弛的电子（外层电子），光子本身能量减少而成θ角度改变运动方向，称康普顿散射光子；电子获得能量后脱离原子而运动，该电子称康普顿电子或称反冲电子。
（1）散射线引起图像灰雾效果。
（2）需对散射线采取防护（使用滤线栅可以减小散射线影响）
c.电子对效应
光子有足够的能量避开与电子云的相互作用，，接近到原子核，在核力场与光子的相互作用下使光子消失，而转化为一对正、负电子，这就是电子对效应。
X射线与物质的相互作用
X射线照射在物质表面上，主要会产生吸收和散射两种效应。固体物质可以吸收一部分射线，并可以使X射线在固体表面发生散射，使X射线的强度衰减。
X射线的衰减主要是由吸收效应引起的，被吸收的X射线的能量又转变成次级效应的光电子、二次X射线和热量等(图10.2)。
图10.2 X射线与物质的相互作用
10.1.2.1 X射线的吸收
当X射线的强度和样品的厚度一定时，样品对X射线的吸收主要取决于样品的吸收系数。当入射X射线的波长等于某一特定值时，吸收系数发生突变。各种元素吸收系数突变时的波长称为吸收限。欲从给定元素原子的特定能级上逐出电子，所需的原级X射线波长应小于此元素该能级的吸收限，即大于使特定能级电子被逐出时所需的最小能量，波的能量与波的波长成反比。原级X射线(连续X射线，能量范围广)照射到样品表面时，除去极小的一部分被样品表面散射外，大部分被样品中的元素吸收，并放射出相应的荧光X射线。
当一束平行的X射线垂直入射并穿过一层密度均匀的物质层时，强度将减弱。减弱的原因有散射作用和光电效应。
I=I0e-μt
式中：I为透射线强度；I0为入射线强度；μ为线衰减系数；t为穿透厚度。
该公式为X射线强度衰减公式，表示X射线束通过物质层时，强度的减弱服从指数衰减规律，这是X射线荧光定量分析的基础。
10.1.2.2 X射线的散射与衍射
X射线的散射可分为非相干散射和相干散射。
非相干散射：X射线光子与固体原子中束缚较松弛的电子做非弹性碰撞时，光子把部分能量传给电子，光子能量降低且改变方向，散射的X射线波长变长，此种散射射线周期与入射线无确定关系，形成连续的背景，对测量不利。
相干散射：X射线光子与固体原子中束缚较紧的电子做弹性碰撞时，散射X射线与入射X射线方向不同，强度相同，无能量损失，相干散射是衍射的基础。
相干散射发生在晶体表面。晶体原子存在周期性的三维空间点阵结构，点阵的周期与入射射线具有同一数量级，因此晶体可作为衍射X射线的光栅。
如图10.3所示，在B点入射的X射线比在A点入射的X射线的反射线的光程多DB+BF距离，由图可知DB=BF=dsinθ。根据衍射条件，只有光程差为波长的整数倍时，电磁波才能相互加强，出现衍射现象。因此，发生衍射的条件为
nλ=2dsinθ
式中：θ为衍射角(°)；n 为衍射级数；d 为晶体的晶面间距(Å)；λ 为 X 射线波长(Å)。该式即为著名的布拉格衍射方程，是X射线分析方法的基础。
图10.3 晶体衍射示意图
布拉格衍射方程可以应用到以下两个方面:
1)用已知波长的X射线照射晶体，测定衍射角θ，可用来鉴别晶体的结构种类。
2)用已知晶面间距d的晶体，测定待测样品荧光X射线发生衍射时的衍射角θ，可求出X射线的波长，不同元素的荧光X射线波长不同，从而可判断是何种元素发出的荧光X射线，进而确定样品中含有的元素。
由于不同元素的荧光X射线的波长λ不同，当我们改变晶体的衍射角时，可将含有不同元素的荧光X射线分离，可分别测定每一种元素的荧光X射线强度。
X射线/γ射线与物质相互作用的常见形式有哪些?
1：电离，即使物体质的原子电离成离子和自由电子；
2、能级跃迁；
3、光电效应。
x射线与物质作用产生的物理信号及其应用？
X射线与物质相互作用有：光电效应、康普顿效应、电子对效应
a.光电效应
光子将能量全部交给原子的一个轨道电子（内层电子），光子本身消失，电子摆脱束缚成为高能自由电子，此过程为光电效应。
（1）不产生散射线，减少照片的灰雾。
（2）增加人体不同组织和造影剂对X射线的吸收差别，利于提高诊断准确性。
