X射线荧光光谱分析的基础知识
《X射线荧光光谱分析的基础知识》讲义
廖义兵
X射线是一种电磁辐射，其波长介于紫外线和γ射线之间。它的波长没有一个严格的界限，一般来说是指波长为0.001-50nm的电磁辐射。对分析化学家来说，最感兴趣的波段是0.01-24nm，0.01nm左右是超铀元素的K系谱线，24nm则是最轻元素Li 的K系谱线。1923年赫维西(Hevesy, G. Von)提出了应用X射线荧光光谱进行定量分析，但由于受到当时探测技术水平的限制，该法并未得到实际应用，直到20世纪40年代后期，随着X射线管、分光技术和半导体探测器技术的改进，X荧光分析才开始进入蓬勃发展的时期，成为一种极为重要分析手段。
一、X射线荧光光谱分析的基本原理
元素的原子受到高能辐射激发而引起内层电子的跃迁，同时发射出具有一定特殊性波长的X射线，根据莫斯莱定律，荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z有关，其数学关系如下：
λ=K(Z? s) ?2
式中K和S是常数。
而根据量子理论，X射线可以看成由一种量子或光子组成的粒子流，每个光具有的能量为：
E=hν=h C/λ
式中，E为X射线光子的能量，单位为keV；h为普朗克常数；ν为光波的频率；C为光速。
因此,只要测出荧光X射线的波长或者能量,就可以知道元素的种类，这就是荧光X射线定性分析的基础。此外,荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此，可以进行元素定量分析。
图1为以准直器与平面单晶相组合的波长色散型X射线荧光光谱仪光路示意图。
图1 平面晶体分光计光路示意图
A—X射线管；B—试料；C—准直器；D—分光晶体；E—探测器
由X射线管（A）发射出的X射线（称为激发X射线或一次X射线）照射到试料（B），试料（B）中的元素被激发而产生特征辐射（称为荧光X射线或二次X
射线）。荧光X射线通过准直器（C）成为近似平行的多色光束投向晶体（D）时，对于某一选定的晶体和入射角位置，只有一种波长满足布拉格衍射公式：
λsin
θ
n=
2d
式中：n—衍射击级数，一般用一级衍射击，即n=1；
λ—波长，nm；
d—分光晶体的晶面间距，nm；
θ—入射光束与晶体表面的夹角。
衍射光束在与入射光束成2θ角的方向出射，并由位于该方向的探测器（E）所接收，根据测得谱线的波长识别元素，而元素某一特征谱线的强度又与该元素在试料中的含量相关，从而可根据谱线强度求得其含量。
二、X射线荧光光谱仪
用X射线照射试样时，试样可以被激发出各种波长的荧光X射线，需要把混合的X射线按波长（或能量）分开，分别测量不同波长（或能量）的X射线的强度，以进行定性和定量分析，为此使用的仪器叫X射线荧光光谱仪。由于X光具有一定波长，同时又有一定能量，因此，X射线荧光光谱仪有两种基本类型：波长色散型和能量色散型。图1-3是这两类仪器的原理图。
现将两种类型X射线光谱仪的主要部件及工作原理叙述如下：
1、X射线管
两种类型的X射线荧光光谱仪都需要用X射线管作为激发光源。图1-4是X射线管的结构示意图。灯丝和靶极密封在抽成真空的金属罩内，灯丝和靶极之间加高压（一般为50kV）,灯丝发射的电子经高压电场加速撞击在靶极上，产生X射线。X射线管产生的一次X射线，作为激发X射线荧光的辐射源，X射线管产生的X射线透过铍窗入射到样品上，激发出样品元素的特征X射线，正常工作时，X射线管所消耗功率的0.2%左右转变为X射线辐射，其余均变为热能使X射线管升温，因此必须不断的通冷却水冷却靶电极。
2、分光系统
分光系统的主要部件是晶体分光器，它的作用是通过晶体衍射现象把不同波长的X射线分开。根据布拉格衍射定律2dsinθ=nλ，当波长为λ的X射线以θ角射到晶体,如果晶面间距为d，则在出射角为θ的方向，可以观测到波长为λ=2dsinθ的一级衍射及波长为λ/2, λ/3----- 等高级衍射。改变θ角，可以观测到另外波长的X射线，因而使不同波长的X射线可以分开。分光晶休靠一个晶体旋转机构带动。因为试样位置是固定的，为了检测到波长为λ的荧光X射线，分光晶体转动θ角,检测器必须转动2θ角。也就是说,一定的2θ角对应一定波长的X射线，连续转动分光晶体和检测器，就可以接收到不同波长的荧光X射线见(图1-5)。
一种晶体具有一定的晶面间距，因而有一定的应用范围，目前的X射线荧光光谱仪备有不同晶面间距的晶体，用来分析不同范围的元素。上述分光系统是依靠分光晶体和检测器的转动，使不同波长的特征X射线接顺序被检测，这种光谱仪称为顺序型光谱仪。另外还有一类光谱仪分光晶体是固定的,混合X射线经过分光晶体后,在不同方向衍射，如果在这些方向上安装检测器，就可以检测到这些X射线。这种同时检测多种波长X射线的光谱仪称为同时型光谱仪，同时型光谱仪没有转动机构，因而性能稳定，但检测器通道不能太多，适合于固定元素的测定。
此外，还有的光谱仪的分光晶体不用平面晶体，而用弯曲晶体，所用的晶体点阵面被弯曲成曲率半径为2R的圆弧形,同时晶体的入射表面研磨成曲率半径为R的圆弧,第一狭缝,第二狭缝和分光晶体放置在半径为R的圆周上,使晶体表面与圆周相切,两狭缝到晶体的距离相等（见图1-6），用几何法可以证明，当X射线从第一狭缝射向弯曲晶体各点时，它们与点阵平面的夹角都相同，且反射光束又重新会聚于第二狭缝处。因为对反射光有会聚作用,因此这种分光器称为聚焦法分光器，以R为半径的圆称为聚焦圆或罗兰圆。当分光晶体绕聚焦圆圆心转动到不同位置时,得到不同的掠射角θ，检测器就检测到不同波长的X射线。当然，第二狭缝和检测器也必须作相应转动，而且转动速度是晶体速度的两倍。聚焦法分光的最大优点是荧光X射线损失少，检测灵敏度高。
3、检测记录系统
X射线荧光光谱仪用的检测器有流气正比计数器和闪烁计数器。(图1-7)是流气正比计数器结构示意图。它主要由金属圆筒负极和芯线正极组成,筒内充氩（90%）和甲烷（10%）的混合气体，X射线射入管内，使Ar原子电离,生成的Ar+在向阴极运动时，又引起其它Ar原子电离，雪崩式电离的结果，产生一脉冲信号，脉冲幅度与X射线能量成正比。所以这种计数器叫正比计数器，为了保证计数器内所充气体浓度不变，气体一直是保持流动状态的。流气正比计数器适用于轻元素的检测。
另外一种检测装置是闪烁计数器(图1-8)。闪烁计数器由闪烁晶体和光电倍增管组成。X射线射到晶体后可产生光，再由光电倍增管放大，得到脉冲信号。闪烁计数器适用于重元素的检测。除上述两种检测器外,还有半导体探测器，半导体探测器是用于能量色散型X射线的检测。这样，由X光激发产生的荧光X射线，经晶体分光后，由检测器检测，即得2θ-荧光X射线强度关系曲线，即荧光X射线谱图。
4、数据处理系统
采用计算机及其软件对X射线强度进行校正并换处成分析元素含量。
5、换气机构
为减少大气对长波X射线的吸收，应有抽真空系统或氦气置换系统并有稳定地维持其压力的装置。
6、冷却装置
为使X射线管及高压电源在工作时处于良好散热状态，应有冷却装置。一般用水冷却。侧窗靶为阳极接地，可用洁净自来水；冷却端窗靶为阴极接地，阳极要用电阻率大于5.0MΩ·cm的去离子水冷却。
7、附属设备
常用的附属设备有自动进样装置、试料切割机、研磨机、粉碎机、混匀机、压样机、熔融机等，需要时性能应满足要求。
8、仪器安置
为了使X射线荧光光谱仪处于正常工作状态，安放仪器时要注意以下几点：a）仪器室内无有害及腐蚀性气体；
b）避免日光直接照射仪器；
c）为了使仪器处于良好稳定状态，要有恒温设备，一般室温为20~25℃±2℃，相对湿度小于75%；
d）仪器附近无强磁场及高频干扰；
e）室内无强烈振动且通风良好；
f）使用专用地线，接地电阻应满足仪器所要求的指标。
9、仪器的检定
除了作好日常维护并用标准化试料校正仪器的漂移外，每年还应定期对仪器的技术指标进行检定，包括精密度、稳定性、X射线计数率、探测器分辨率和仪器的计数线性等。波长色散型仪器的检定方法及检定结果判定应遵循JJG810—93之规定。
三、定量分析
X射线荧光光谱定量分析是一种相对分析技术，要有一套已知含量的标准试料系列（经化学分析过的或人工合成的），通过测量标准试料系列和未知试料的X射线强度并加以比较进行定量分析。
1、定量分析用试料的制备
定量分析对度料有很严格的要求，这些要求因样品形态不同而异。
○1块状试料
对各种块、板或铸件等不定形试样，可用切割机、研磨机等加工成一定尺寸的试料；金属粒、丝等可经重熔，铸成平块试料。试料照射面应能代表试料整体。
○2膜状试料
用薄膜材料制备膜状试料时要特注意薄膜厚度的一致性及组成的均匀性。测量时为使薄膜平整铺开，可加内衬材料作为支撑物，尽量选取用背景低的内衬材料。
○3粉状试料
粉末、颗粒以及组成不均匀的块状样品可用粉碎机、研磨机等研磨至一定的粒度，取适当量直接压片，必要时可加稀释剂混匀或粘合剂加压成具有光洁表面的试料，也可用硼酸盐等作为熔剂熔解试样，铸成均匀性好的玻璃熔块，或再粉碎熔块加压成型。
○4液体试料
测定液体样品时要定量分取试液装入液杯。测定时要注意避免试液挥发、泄漏、产生气泡或沉淀等现象。也可取液体样品滴加到适当载体（如滤纸）上干燥后测量。
2、试料的污染
受到污染的试料将造成分析误差。X射线荧光光谱分析中要特别注意度料表而后污染，制样过程中应注意的污染有以下几方面：
a）来自粉碎机、研磨机材质的污染；
b）在溶解、熔融过程中来自容器的污染；
c）试验室工作环境的污染；
d）试剂的污染；
e）用手触及试料表面时造成的污染；
f）内衬材料的污染；
g）粉末试样加压成型时造成的污染。
3、定量分析方法
○1标准曲线法
测量一套（一般不少于5个）与分析试料理相类似的标准试料，将标准试料中分析元素的含量与X射线强度的关系绘制校准曲线用以求得未知试料中分析元素的含量。应用本法时要注意共存元素的影响，必要时选取用适当数学模式求得影响系数并加以校正。
○2内标法
对于添加某一成分后易于混合均匀的样品，如溶液，可采用内标法，即把一定量的内标元素加到分析元不能含量已知的试料中作为标准试料，测量标准试料中分析元素与内标元素的X射线强度比，用该强度比相对分析元素含量绘制校准曲线。分析试料中也加入同一种内标物质和同样的量，按同样方法求得X射线强度比，从校准曲线求得含量。内标法适合含量高于10%的元素的测量，应注意不要因加入内标元不比而对分析线产生选择吸收、选择激发或重叠干扰。适当的基体元素谱线和散射线也可作为内标线。
○3标准加入法
标准加入法也称增量法，即在试料中加入一定量的分析元素，根据X射线强度的变化而求得试料中分析元素的含量。使用这种方法要求分析元素含量与相应的X射线强度成线性关系且增量值不应少于二个，该法适用于元素含量小于10%的测定。
4、定量分析的准确度
为了获得准确的定量分析结果，应注意以下几点：
a）使用含量数据可靠或经过验证的标准试料；
b）标准试料与分析试米的组成尽可能一致，制样方法也应完全相同；
c）为了消除共存元素的影响，要选择正确的校正方法；
d）分析无素含量不要超出标准试料所限定的范围；
e）仪器的漂移会导致校准曲线的位移，应在日常分析开始之前先用标准化试料对仪器进行校正。
5、定量分析的精密度
定量分析的精密度受许多因素的影响，如计数的统计涨落、背景、试料的均匀性和表面缺陷、仪器的稳定性、计数损失等，应按GB1.4的要求，参照GB 6379或YB 949确定分析方法的精密度（重复性，再现性或允许差）。标准定量分析方法的允许差要满足有关冶金产品标准的要求。
四、常用术语
1、X 射线强度 X-ray intensity
X 射线荧光光谱分析中的强度系指单位时间内的计数，通常用I 表示。
2、能量分辨 energy resolution
脉冲高度分布的半高宽与平均脉冲高度之比，用百分数表示。
3、背景 background
叠加在分析线上的连续谱，主要来自试料对入射辐射的散射。
4、分析线 analyte lines
需要对其强度进行测量并据此判定被测分析元素含量的特征谱线。X 射线荧光光谱分析中一般应选择强度大、干扰少、背景低的特征谱线作为分析线。
5、干扰线 interference lines
与分析线重叠或部分重叠，从而影响对分析线强度进行准确测量的谱线。
6、检出限 limit of detection
在一定置信水平下能检出的最低含量，通常用公式表示：
b
b T R m D L L 3=?? 式中：m ——单位浓度的每秒计数；
b R ——背景的每秒计数；
b T ——背景计数时间（总分析时间的一半）。
7、基体效应 matrix effects
指试料的化学组成和物理-化学状态对分析元素荧光X 射线强度的影响，主要表现为吸收-增强效应、颗粒度效应、表面光洁度效应、化学状态效应等。
8、经验系数法 empirical coefficients method
用经验的数学校正公式，依靠一系列标准试料以实验方法确定某种共存元素对分析线的吸收-增强影响系数和重叠干扰系数而加以校正的方法。
9、基本参数法 fundamental-parameters method
用原级X 射线的光谱分布、质量吸收系数、荧光产额、吸收突变比、仪器几何因子等基本参数计算出纯元素分析线的理论强度，将测量强度代入基本参数法数学模型中，用迭代法计算至达到所要求的精度，得到分析元素含量的理论计算方法。
10、校准曲线 calibration curve
校准曲线也称工作曲线，即通过测量一套与试料化学组成、物理、化学状态相似的标准系列的X 射线强度，将其与相应的元素含量用最小二乘法拟合成的曲线，用以计算在相同的仪器条件下所测未知试料中分析元素的含量。
11、标准试料 test portion for calibration cruve
用于绘制校准曲线或进行校正的一套已知组成和含水量量的度料。
12、标准化试料 test portion for standardization of instrument
用于校正仪器漂移的试料。对标准化试料的基本要求是元素分析线有适当的强度并可长时间保持稳定。
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X射线的基础知识
二．X射线的基础知识 2.1X射线的产生 任何具有足够动能的带电粒子射到金属材料上就会产生X射线。 X射线管主要由灯丝（阴极）和金属（阳极）组成，如图2.1所示。灯丝为螺旋状，一般由钨丝制成。当灯丝通电加热后，发射热电子。金属阳极统称为靶，其接高压变压器，形成一个高压场，使电子流以极高速度撞击靶，在撞击点上产生X射线，向四周辐射。其强度分布在与靶面约成6 处为最强，故在管壁上按此角度开辟窗口使X射线透过。 由于仅有百分之几的电子动能转化成X射线光能，而大部分撞击靶的电子动能被转变为热能。因此，靶内部需通水进行冷却，以免靶受热熔化。 图2.1 X射线的产生 常用的X射线发生器有两类，一类是封闭X射线管；另一类是转靶X射线管。 封闭X射线管中的靶是固定不动的，故也称作固定靶，如图2.2所示。其实际使用功率一般在2kW左右。 （a）示意图（b）实物 图2.2封闭X射线管的示意图和实物外观图
由于封闭X射线管的本身结构所限制，其功率难以再增大。因此研制了能使靶旋转的X射线管，转靶如图2.3所示，其产生X射线的原理与封闭X射线管相同。靶为中空的圆柱体，内部通水进行冷却。工作时，靶围绕轴高速旋转，使靶面上受到电子轰击的部位在不断地迅速移动，受热面积不固定在一个点上，而是一个面，因而可使冷却效率大大提高，从而大幅度地提高了X射线管的功率。当前，在我国使用的转靶X射线管的功率为12 kW或18kW。 （a）示意图（b）实物 图2.3 转靶的示意图和实物外观图 根据X射线产生的原理和X射线管的结构，可以开辟两个以上的X射线窗口，如图2.4所示（图中的圆柱体为靶），将其中一个窗口专门用于X射线衍射。其它窗口（如：点焦点）可用于纤维附件（测试取向度），或用于高温、低温附件（测试相变）和小角散射等，使X射线衍射仪具有一机两用或一机多用的功能。 图2.4 X射线窗口
X线管的基本知识
X线球管的基本知识 第一节固定xxX线管 一、结构 固定阳极X线管是诊断用X线管中最简单的一种，如图3-1所示，其结构主要由阳极、阴极和玻璃壳三部分组成。 （一）xx 阳极的主要作用是阻挡高速运动的电子流而产生X线，同时将曝光时产生的热量辐射或传导出去；其次是吸收二次电子和散乱射线。 固定阳极X线管的阳极结构由阳极头、阳极帽、玻璃圈和阳极柄四部分组成。 固定xxX线管的xx结构 1．阳极头它由靶面和阳极体组成。靶面的作用是承受高速运动的电子流轰击，产生X线（曝光）。但由于曝光时，只有不到1%的电子流动能转换为X线能，其余均转化为热能，所以曝光时，靶面将产生大量的热量而使其工作温度很高。又由于辐射的X线强度与靶面材料的原子序数成正比，所以X线管的靶面材料一般都选用钨（Z=74），故称为钨靶。钨的特点是熔点高（3370℃），蒸发率低，原子序数大，又有一定的机械强度。但钨的导热率小，受电子轰击后产生的热量不能很快地传导出去，故常把厚度为1.5～3mm的钨靶面用真空熔焊的方法焊接到导热率较大的无氧铜制成的阳极体上。这样制成的阳极头不但辐射X线的效率高，而且具有良好的散热性能。 固定阳极X线管的靶面静止不动，电子流总是轰击在靶面固定的同一位置上。由于单位面积上所承受的最大功率是一定的，所以固定阳极X线管的功率是有限的。 2．阳极帽它又称阳极罩或反跳罩，由含钨粉的无氧铜制成，依靠螺纹固定到阳极头上，其主要作用是吸收二次电子和散乱射线。阳极帽上有两个圆口：
头部圆口面对阴极，是高速运动的电子流轰击靶面的通道；侧下部圆口向外，是X线的辐射通道，有的X线管在此圆口处加上了一层金属铍片，以吸收软X线，降低病人皮肤剂量。 高速运动的电子流轰击靶面时，会有少量的电子从靶面反射和释放出来，这部分电子称为二次电子。二次电子有害无益，其能量较大（约为原来的99%），轰击到玻璃壳内壁上，将使玻璃壳温度升高而释放气体，降低管内真空度或使玻璃壳击穿；二次电子再次被阳极吸引轰击到靶面上时，由于没有经过聚焦，将辐射出非焦点散射X线，使X线影像质量降低；二次电子还会附着在玻璃壁上，造成整个管壁电位分布极不均匀，产生纵向应力，易致玻璃壁损坏。 阳极帽罩在靶面的四周，与阳极同电位，故它可以吸收50%～60%的二次电子，并可吸收一部分散乱X线，从而保护X线管和提高影像质量。 3．玻璃圈它是阳极和玻璃壳的过渡连接部分，由4J29膨胀合金（镍29%，钴17%，余为铁）圈与玻璃喇叭两部分封焊而成。其中，玻璃端与玻璃壳封接，膨胀合金端与阳极头焊接在一起。 4．阳极柄它由无氧铜制成，呈圆柱体状且横截面较大，与阳极头的铜体相连，是阳极引出管外的部分。它的管外部分浸在变压器油中，通过与油之间的热传导，将靶面的热量传导出去，从而提高了阳极的散热速率。 （二）阴极 阴极的作用是发射电子并使电子流聚焦，使轰击在靶面上的电子流具有一定的大小、形状。 其结构主要由灯丝、阴极头、阴极套和玻璃芯柱等四部分组成， 固定xxX线管的阴极结构 1．灯丝它的作用是发射电子。灯丝由钨制成，因为钨在高温下有一定的电子发射能力、熔点较高、延展性好、便于拉丝成形、抗张力性好、且在强电场下不易变形等特点。诊断用X线管的灯丝都绕成小螺线管状。
X射线机基础知识
X射线机基础知识 一、概述： 1895年11月8日，德国物理学家伦琴在研究阴极射线管中气体放电实验时，偶然发现了X射线。很快X射线就应用于医学成像，开创了一种内脏器官无创伤影像诊断方法。 X射线是一种波长极短，能量很大电磁波，它除了具有可见光的一般性质外，还具有自身的一些特性，即穿透作用、电离作用、感光作用、荧光作用及生物效应等。 X射线在医学上的应用有三个方面的内容，即X射线诊断、X射线治疗及X射线防护。用于诊断的X射线机称为诊断X射线机，可以作透视、摄影检查。X射线透视主要依据的是X射线的穿透作用，差别吸收及荧光作用；X射线摄影依据的是X射线的穿透作用，差别吸收及感光作用。X射线摄影检查又可以分为普通摄影、滤线器摄影、断层摄影等几种方法。 二、X射线机高压部件简介 （一）X射线管 X射线产生需要三个条件：（1）电子源；（2）高速电子流；（3）靶。X射线管就是据此设计制造的产生X射线的核心器件。X射线管主要由阴极、阳极和玻璃壳三部分组成，阳极和阴极封装在高真空度的玻璃壳内。阴极（钨丝）在高温下可发射足够数量的电子，这些电子在阴阳两极高压作用下被加速成为高速电子流。当高速电子撞击钨靶时，电子动能转换为两部分能量：其中不到1%能量转换为X 射线能量；而99%以上能量转换为阳极热量，加速了阳极靶面的温升。X射线管分为固定阳极X射线管和旋转阳极X射线管，两者结构区别主要体现在阳极上，前者主要由钨靶面和传热的铜体构成，后者主要由靶面、转子、转轴、定子及轴承组成。旋转阳极X射线管分为低速管（3000转/分）和高速管（9000转/分）两类。为减少磨损和防止共振，旋转阳极X射线管一般都有制动装置。X射线管放置在X射线管管室中，两者之间充满了用于绝缘和冷却的变压器油。 （二）高压发生器 高压发生器的主要作用是供给X射线管阴、阳两极直流高压和灯丝加热电压。其主要由高压变压器、灯丝变压器、高压整流器、高压交换闸、变压器油及封装以上部件的箱体组成。高压初级电压经高压变压器升压、高压整流器整流后，成为直流高压，通过高压电缆加到X射线管阴阳两极。灯丝初级电压经灯丝变压器降压后，通过阴极高压电缆加到X射线管灯丝。一台X射线机经常带有两个或三个X射线管，这些X射线管分时工作，通过高压交换闸进行切换。变压器油起绝缘和散热的作用。 （三）高压电缆 高压电缆是连接高压发生器和X射线管的器件，主要用于传输X射线管阴阳两级高压及灯丝加热电压。高压电缆分同轴高压电缆和非同轴高压电缆两类，其结构从里到外依次为导电芯线、高压绝缘层、半导体层、金属屏蔽层及保护层。阴极电缆有三芯和二芯两类，分别用于双焦点和单焦点X射线管。高压电缆两端装有高压插头，分别与装有高压插座的高压发生器和X射线管相连。 三、诊断X射线机的组成 诊断X射线机主要由主机和外围设备两部分组成。每部分的具体组成如下表所示。 四、X射线机主机系统基本电路
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---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ X光的发现1895年11月 1895年11月8 日，德国维尔茨堡大学的教授伦琴像平时一样把一只放电管用黑纸严严实实地裹起来，把房间弄黑，接通感应圈，只放电管用黑纸严严实实地裹起来，把房间弄黑，接通感应圈，使高压放电通过放电管，黑纸没有漏光，一切正常后他截断电流，使高压放电通过放电管，黑纸没有漏光，一切正常后他截断电流，准备做每天做的实验——放电实验。 突然，——放电实验准备做每天做的实验——放电实验。 突然，眼前似乎闪过一丝微绿色荧光。 刚才放电管是用黑纸包着的，荧光屏也没有竖起，绿色荧光。 刚才放电管是用黑纸包着的，荧光屏也没有竖起，怎么会有荧光呢？么会有荧光呢？伦琴以为是自己的错觉，于是又重新做放电实验，伦琴以为是自己的错觉，于是又重新做放电实验，但荧光又出现伦琴大为震惊，他一把抓过桌上的火柴，嚓的一声划亮。 了。 伦琴大为震惊，他一把抓过桌上的火柴，嚓的一声划亮。 原米远处立着一个亚铂氰化钡小屏，来离工作台 1米远处立着一个亚铂氰化钡小屏，荧光是从那里发出的。 但是由放电管阴极发出的射线————阴极射线是不能通过数出的。 但是由放电管阴极发出的射线——阴极射线是不能通过数厘米厚的空气的，米远处的荧光屏闪光呢？厘米厚的空气的，怎么能使 3/ 26
X线基础知识讲解
大家一起复习一下基础知识 59、如何正确的选用增感屏。 增感屏在拍摄中起着十分重要的作用，所以拍摄时根据不同的拍摄对象及目的加以选择有利于胶片成像质量。 ---选择与胶片感色性相匹配的增感屏，感蓝片选择发射蓝光的增感屏、感绿片选择发射绿光的增感屏。一般感蓝片常用钨酸钙增感屏，绿片常用硫氧化钆增感屏。 ---根据增感屏的感度及清晰选择合适的增感屏，低速屏、中速屏、高速屏，以及一些特殊的增感屏。通常低速屏的清晰度好于高速屏。 ---选用与胶片及暗合相同规格尺寸的增感屏。 60、为什么增感屏使用以后不能立即装入胶片马上使用？ 因为增感屏受到X线照射后激光发荧光，当X线停止照射后，荧光仍有残余的发射，这种现象称为余辉（残光现象）。在工作中，如用余辉严重的增感屏投射，第一张像片照射后取出，短时间内立即装入第二张胶片，那未第一次投射时的荧光影像会在第二张像片像片的清晰度。一般余辉时间超过30秒时，则此屏不宜在使用，应选择余辉时间短的增感屏。 61、拍片时如何选择管电压（kV）和管电流（mA）及曝光时间（S）。 曝光量的准确与否决定着胶片的成像质量，而拍片时曝光总量主要取决于电压（kV）、电流（mA）及曝光时间（S）三个因素，其中kV值主要决定了X线的“质”即X线的穿透能力。 一、管电压（kV）的选择：
X线的穿透性主要决定于曝光时选择的管电压的大小： ---管电压小（kV值过低），则射线穿透力差，在胶片上相应的区域就不能形成足够的潜影，于是所获得的影像则显示密度低，又缺乏对比度和清晰度。 ---管电压高（kV值过高），则X线穿透力过强，将会显著降低像片的对比度，同时影像的结构和清晰度也得不到充分显示。因此这样的像片缺乏应有的色调，而显得单调、灰暗。假如这种情况下不适用滤线器，灰雾度将更大，影像对比度更低。 二、毫安（mAs）的选择 管电流（mA）及时间（S）都是描写射线量的参数，通常以二者乘积（mAs）代表X 线的射线量。mAs选择依据胶片感光度及增感屏的类型来确定，通常为1-100 mAs，对于呼吸系统博动、蠕动等活动部位或小孩等不易配合的病人，可选用短时间大电流，一般不同厚度的部位只需调整kV值而mAs值不变。 在保证影像密度值不变的前提下，mAs增加50%左右=增加15%左右kV，相对增加50%左右mAs而减少15%左右kV值，可增加胶片对比度。 62、简述摄影条件与影像质量之间的关系。 摄影条件跟影像质量有着密切的关系，曝光量的对数值（LgH）它与焦距（D）的平方成反比，跟管电压（kV）和管电流（mA）与时间（S）的乘积成正比。并可以通过调节kV和mAs来获得不同质量的影像。 摄影条件与影像质量之间的关系 LgH --- (mAs . KV n)/D2 kV ——管电压决定了射线的‘质’ mAs——管电流与时间之积决定了射线的‘量’
X射线荧光光谱分析的基础知识
《X射线荧光光谱分析的基础知识》讲义 廖义兵 X射线是一种电磁辐射，其波长介于紫外线和γ射线之间。它的波长没有一个严格的界限，一般来说是指波长为0.001-50nm的电磁辐射。对分析化学家来说，最感兴趣的波段是0.01-24nm，0.01nm左右是超铀元素的K系谱线，24nm则是最轻元素Li 的K系谱线。1923年赫维西(Hevesy, G. Von)提出了应用X射线荧光光谱进行定量分析，但由于受到当时探测技术水平的限制，该法并未得到实际应用，直到20世纪40年代后期，随着X射线管、分光技术和半导体探测器技术的改进，X荧光分析才开始进入蓬勃发展的时期，成为一种极为重要分析手段。 一、X射线荧光光谱分析的基本原理 元素的原子受到高能辐射激发而引起内层电子的跃迁，同时发射出具有一定特殊性波长的X射线，根据莫斯莱定律，荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z有关，其数学关系如下： λ=K(Z? s) ?2 式中K和S是常数。 而根据量子理论，X射线可以看成由一种量子或光子组成的粒子流，每个光具有的能量为： E=hν=h C/λ 式中，E为X射线光子的能量，单位为keV；h为普朗克常数；ν为光波的频率；C为光速。 因此,只要测出荧光X射线的波长或者能量,就可以知道元素的种类，这就是荧光X射线定性分析的基础。此外,荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此，可以进行元素定量分析。 图1为以准直器与平面单晶相组合的波长色散型X射线荧光光谱仪光路示意图。 图1 平面晶体分光计光路示意图 A—X射线管；B—试料；C—准直器；D—分光晶体；E—探测器 由X射线管（A）发射出的X射线（称为激发X射线或一次X射线）照射到试料（B），试料（B）中的元素被激发而产生特征辐射（称为荧光X射线或二次X
X光机CR、DR介绍放射知识基础
X射线基础知识介绍 1895年德国物理学家---“伦琴”发现X射线 1895-1897年伦琴搞清楚了X射线的产生、传播、穿透力等大部分性质 X射线的性质 ●X射线也是电磁波的一种，波长在1-0.1nm左右 ●人的肉眼看不见X射线，但X射线能使气体电离，使照相底片感光，能穿过不透明 的物体，还能使荧光物质发出荧光。 ●X射线呈直线传播，在电场和磁场中不发生偏转；当穿过物体时仅部分被散射。 ●X射线对动物有机体（其中包括对人体）能产生巨大的生理上的影响，能杀伤生物 细胞。 （穿透作用、荧光作用、电离作用、热作用、衍射、反射、折射作用；感光作用、着色作用；生物效用） X射线产生的原理 X射线是高速运动的粒子与某种物质相撞击后猝然减速，或与该物质中的内层电子相互作用而产生的。 X射线产生的条件 1、有高速运动的电子流 2、有适当的障碍物——金属靶（钨或钼），阻止电子的运动，将电子动能转为X射线的能量。 3、电子具有足够的动能。 医用X 射线成像原理 ◆医用X射线成像的原理：X射线穿过人体，由于人体组织密度不同，穿过人体后在 荧光屏、胶片或数字影像接收器上得到灰度不同的人体组织的影像。 ◆在医学上的用途：可以对人体组织进行动态观察（透视）和照片成像。 X射线机的主要技术参数 1 管电压kV：代表X射线的穿透力。管电压越高，产生的X射线穿透力越强。 2 管电流mA：通过X射线管的电子运动形成的电流。代表单位时间内X射线总量。管电流越大，单位时间内X射线量越大。 3 电流时间积mA.s：管电流与照射时间的乘积。代表总的射线量。 医用诊断X射线机的主要用途 透视：组织的动态连续观察，相当于摄像。 摄片：瞬间组织的影像记录，相当于拍片。 透视成像方式有三种： ◆ 1 最传统的是荧光成像（荧光透视），即X射线照在荧光屏上发光，在荧光屏上观 察人体的影像是连续的，须在暗室操作。 ◆ 2 用影像增强电视系统：X射线照在影像增强器上，把不可见光转化为可见光，并 放大10000倍左右，用CCD摄影在明室显示屏上观察人体影像，是一种模拟信号。 ◆ 3 用动态平板成像技术把X射线影像直接数字化，在显示器上观察，便于存储和 传输。 摄影成像的方式 ◆ 1 胶片成像： 用片盒、增感片、胶片成像，通过显影、定影在胶片上显像来观察诊断，是最传统的方