上海交通大学：《材料组织结构表征》课程教学资源（课件讲义）3. X射线衍射-X射线的性质

上游充通大 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1920 1987 2006 材料组织结构的表征 SHANGH 赵冰冰 材料科学与工程学院 A2019年 G

1896 1920 1987 2006 材料组织结构的表征 赵冰冰 材料科学与工程学院 2019年

X射线与物质的交互作用 lo TONG F(滤波片) μm 热 10 ASWL 4o 透射X射线I=loe-HmP,A=o U ∫A=0,相干散射 散射X射线 '>0 反冲电子 不相干散射 电子{ 俄歇电子 光电子 光电效应 俄歇效应 荧光X射线Ka>o X射线与物质的相互作用形式，可分为散射和真吸收两大类。 X射线强度衰减主要是真吸收，散射只占很小部分学院 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering X射线与物质的交互作用 X射线与物质的相互作用形式，可分为散射和真吸收两大类。 X射线强度衰减主要是真吸收，散射只占很小一部分

X射线吸收效应的应用一 辐射源选择()Ka>r或入KaZ样 表7-1常用靶材K系特征X射线波长及相关数据 临界激 工作 被强烈吸收 靶子元素 原子系数 Kal/nm Ka2/nm K./nm Ka/nm λk/nm 发电压 电压 及散射的元素 2 (U)/kV /kV K。 Ka 24 0.22896 0.229 35 0.2209 0.848 0.20701 5.98 20-25 Ti、So、Ca V 26 0.19360 0.19399 0.19373 0.17565 0.17438 7.10 25-30 Cr、V、Tl Mn 27 0.17889 0.17928 0.17902 0.16208 0 0.16881 7.71 30 Mn、Cr、V Fe 28 0.16578 0.16610 0.16591 0.15001 0.14880 8.20 30-35 Fe、Mn、Cr Co u 29 0.15405 0.15443 0.15418 0.13922 0.13804 8.80 35-40 Co、Fe、Mn Ni Mo 42 0.07093 0.07135 0.07107 0.06323 0.06198 20.0 50-55 Y、Sr、Ru Nb、Zr Ag 638 47 0.05594 0.05 0.05609 0.04020 0.04835 26.5 55-60 Ru、Mo、Nb Pd、Rh 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering X射线吸收效应的应用一 • 辐射源选择 (K >K或K >Z样

图 X射线吸收效应的应用二 滤波片选择(2Ka>入K>KB) ·Z滤=乙靶1 Ka (Z靶40) 黄 K K K 1.2 1.41.6 1.8 1.2 1.4 1.6 8 A(A) A(A) School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering X射线吸收效应的应用二 • 滤波片选择 (K >K> K ) • Z滤= Z靶-1 (Z靶 40) Cu K

X射线与物质的交互作用 O TONG =1.24/0 =K2(Z-o) Kax或入Ka0 反冲电子 不相干散射 Ka>2K2入KB 电子{ 俄歇电子 成分分析光电子 l连续谱=aiZU 光电效应 俄歇效应 I特征=AiU-Ux 荧光X射线K。>A0 4 4 A(A) A(A) School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 成分分析 XRD分析 吸收衬度成像 K >K> K K >K或K <<K 0  1.24 U I连续谱= α i Z U2   R I 特征  A i U  U K ( ) 1 2    K Z  3 3  m  K4  Z X射线与物质的交互作用

图 辐射 Ionizing Radiation and Non-Ionizing Radiation Ionizing radiation has sufficient Non-ionizing radiation does not energy to remove electrons from atoms. have the amount of energy needed to remove electrons from the atom. ·Visible light Radio waves C ·Alpha particles ·Beta particles nUnnUnU/ Photons(gamma rays and x-rays) ARUAU n ·Neutron particles 16m Wavelength A School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 辐射 Ionizing Radiation and Non-Ionizing Radiation Non-ionizing radiation does not have the amount of energy needed to remove electrons from the atom. Ionizing radiation has sufficient energy to remove electrons from atoms. • Visible light • Radio waves

© X射线的防护 当心电离辐射 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering X射线的防护

③ X射线对人体的影响及危害 ·过量的X射线生物及细胞有伤害作用。 1899年史蒂文斯首先报道了X线对皮肤的伤害。 症状：白血球下降。 ·影响因素： 一辐射性质 一剂量 一剂量率 一照射方式 一照射部位和范围 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering X射线对人体的影响及危害 • 过量的X射线生物及细胞有伤害作用。 • 1899年史蒂文斯首先报道了X线对皮肤的伤害。 • 症状：白血球下降。 • 影响因素： – 辐射性质 – 剂量 – 剂量率 – 照射方式 – 照射部位和范围

图 辐射剂量 放射椒测定中芒力与你！它《怎书公 放射線量 放射線被曝匕健康影響 东海村JCO临界事故 R4的沙-人/n 1000万一2000万（推定） JCO事故c死亡龙作業員 微希沃特/小时 700万~1000万 全員死亡 uSv/hr 100万 300万~500万 半数①人死亡 1 Sv 10万 10万以上 癌症增加 人仁：石人增加 1万 The Sievert 微希沃特 1c气 6900胸部CT又牛ヤ) 2400日常生活℃① 1年間)被曝量 1 Sv 1 joule/kilogram 100 200東京·二1一3一夕間 航空機C往復 东京到纽约往返 Lovi UI iviaterais suicice auu Engucerng

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 微希沃特/小时 Sv/hr The Sievert 1 Sv = 1 joule/kilogram 微 希 沃 特 1 Sv 东京到纽约往返 东海村JCO临界事故 癌症增加 辐射剂量

辐射剂量 lonising radiation -Protection Dose quantities in Sl units Effective dose 个 。=。。。。。。。。。。。。。。 A∥parts of body Whole body dose to all uniformly irradiated tissue =E W=1 ”””””””” Quantity Absorbed dose Wr Equivalent dose .o W Di Organ dose to tissue T H W Organ dose to tissue T =E Only some parts of body irradiated: Organ dose to tissue T tissues T1,T2,T3.ete SI unit or modifier gray(Gy) Radiation weighting sievert(Sv) Tissue weighting sievert(Sv) Factor-Wa factor-W Derivation joule/kg Dimensionless factor joule/kg Dimensionless factor joule/kg Biological effect of Biological effect on tissue type T having Meaning Energy absorbed by weighting factor W Irradiated sample of radiation type R with Partial irradiation matter-a physical weighting factor Wa. Effective dose=summation of organ doses quantity. to those parts irradiated Multiple radiation types Complete(uniform)irradiation require calculation for each, If whole body irradiated uniformly,the which are then summated. weightings Wsummate to 1.Therefore, Effective dose Whole body Equlvalent dose erg erg.g-1 1950 1.0×10-4Gy Absorbed dose(D) rad rad 100 erg-g-1 1953 0.010Gy gray Gy J.kg-1 1974 SI rontgen equivalent man rem 100 erg-g-1 1971 0.010Sv Dose equivalent(H) sievert Sv Jkg1×WR 1977 SI eering

材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 辐射剂量