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λ2 λ1
θ
∑λ 晶体
X射线摄谱仪原理
已知d,可求波长,分析X射线;
2dsinm 已知波长,求晶面间距,分析
晶体结构 返回
练习题:16--7
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1915年诺贝尔物理学奖 ——X射线晶体结构分析
L.布拉格(1890-1971) H.布拉格(1862-1942)
英国物理学家
劳伦斯·布拉格
亨利.布拉格
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思考题2: (411页 ? 在进行X射线照射时,是否硬度越硬越好?
答:(1) X射线硬度是指X射线对物质的贯 穿本领;
(2)可以通过加大X射线仪中的管电压 来提高X射线的硬度;
(3)不是.要根据具体需要调整X射线的 硬度,否则会造成伤害.
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第二节 X射线衍射 X射线谱
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佩鲁兹（M. Perutz，19142002 ） 和 肯 特 鲁 （ C. Kendrew ， 1917-1997 ） 1953 年通过X射线衍射法完成了 血红蛋白和肌红蛋白的结 构分析
M. Perutz C. Kendrew
1962年诺贝 尔化学奖
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罗莎琳德 ·富兰克林 (Rosalind Franklin)1920 年生于伦敦,15岁就立志要当科学家,但父亲 并 不支持她这样做.她早年毕业于剑桥大学,专业 是物理化学. 1945年,当获得博士学位之后,她 前往法国学习X射线衍射技术.
1915年诺贝尔物理学奖授予英国伦敦大学的亨利.布拉格和他 的儿子英国曼彻斯特维克托利亚大学的劳伦斯.布拉格,以表彰 他们在1913年用X射线对晶体结构的分析所作的贡献.
主要贡献: 开创英国固态物理测定晶体构造
提出 Bragg 方程 : n2dsinθ
制成第一台X-射线光谱仪
利用X-射线绕射方法研究晶体构造
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一. X射线的产生
(1)装置: X射线管,低压电源,高压电源,
电流表,电压表,冷却装置
阳极
阴极
低压 电源
千伏表
毫安表
高压电源
图1.X射线仪装置图
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(2)X射线产生必要条件有： a.有高速运动的电子流(阴极,钨) b.有适当的障碍物(阳极,钨,钼, 99%转变为热量!)
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就象子弹打在坦克上会发出声音和 火花一样.
(2) X射线谱由强度连续分布的弱背底和 强度断续分布的强谱线组成;
(3) X射线谱中的断续谱线位置与阳极
靶的材料有关，所以也称断续谱线为标
识X射线.
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1. 连续X射线
阴极电子的动能=阳极电子的动能+ 阳极靶中的热能+ X射线的光子能量
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相 对
50kV
强
度
40kV
30kV
20kV
/ nm
当X射线穿过晶体之后,会形成衍射 图样— —一种特定的明暗交替的图形.不同的晶 体产生不同的衍 射图样,仔细分析这种图 形人们就能知道组成晶体的原子是如何 排列的.富兰克林精于此道,她成功的拍摄 了DNA分子是单链结构的螺旋体X射线衍 射照片.这张照片正是发现DNA结构的关 键
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1953年沃森（J.Watson，1928） 和 克 里 克 （ F.Crick ， 1916 ） 在 碱基互补配对原则的基础上， 构建了DNA分子双螺旋结构模 型
I i Nihi
式中 i 表示X射线光子的频率
Ni为频率为的X射线的光子 数
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(2) X射线的硬度----光子能量,管电压
X射线硬度是指X射线对物质的贯穿本领.
举例:不同硬度X射线的医学用途 (397页,表16--1)
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思考题1: (411页 16—1) X射线强度为什么可以用管电流
来表示? 答:因为控制管电流就可以控制阴极发射 电子的数量,发射电子数量的多少决定产 生的X射线光子数量的多少,而光子数量 的多少是X射线强度大小的标志.
频率高,大于 1016 H z
c.人眼看不到
d.是光子,
e.能量强,可达几百KeV 返回
二. X射线的基本性质
1.贯穿作用 2.电离作用 3.荧光作用 4.感光作用 5.生物效应
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三. X射线的强度和硬度
(1) X射线的强度-----光子数量,管电流
单位时间内通过与射线方向垂直的单位 面积的辐射能量为X射线的强度.用 I 表示.
J. Watson
F. Crick
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第十六章 X射线成像的物理基础
X--ray
(第二讲)
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二. X射线谱
λ2 λ1
θ
∑λ 晶体
图4. X 射线摄谱仪
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图5. 钨靶的X射线谱 返回
X射线谱的特点:
(1) X射线谱表示以X射线波长为横轴 物理量, X射线相对强度为纵轴物理量 的变化曲线;
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1901年,首届诺 贝尔物理学奖授予 德国物理学伦琴, 以 表彰他在1895年11 月8日偶然发现的X 射线.
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历史上 第一 张人体的X照片: 伦琴妻子的手. 摄于1895年12 月22日
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1896年1月发现X射线后仅几周，芝加哥电气技师 Emil Grubbe（1875-1960）即利用X射线对一名55岁 患乳腺癌的妇女进行了放射治疗
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布拉格父子于1913年借助X射线 成功地测出金刚石的晶体结构, 并提出了“布拉格公式”,为最 终建立现代晶体学打下了基础, 于1915年获奖.当时,小布拉格 年仅25岁,是至今为止最年轻的 诺贝尔奖获得者.
金刚石结构模型
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1914年诺贝尔物理学奖授予德国法兰 克福大学的劳厄 ( Laue ,1879-1960),以 表彰他在1912年发现了晶体的X射线衍射.
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图2. X 射线治疗肿瘤机 返回
例题一: (411页,16--4)
Q 99%Q0 99%IUt 99% 40 103 250 103 60 5.94 105 J
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(3)两个主要参量： 管电压(千伏) 管电流(毫安)
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(4)关于X射线： a.是电磁波,遵从波的规律:折射,反 射,干涉,衍射,…. b.波长短,小于10nm
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一. X射线衍射
θ
图3. X 射线衍射原理
1 2
C
A
B
d
M
相邻两层的波程差是, A B M M 2 A M 2 d sin
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由此我们得到X射线衍射波加强的条件为
2dsinm *
式中m是正整数,m =1,2,3, …时,反射束分别为 第一,二,三,级反射线束.
这个公式称为布拉格-乌利夫公式