第三章 X射线物理基础.doc

《X射线物理基础》章节主要探讨了X射线的产生、性质以及在晶态聚合物表征中的应用。X射线是通过高速电子撞击阳极靶产生的，这个过程涉及的能量转换和效率计算。其中，X射线管的效率通常非常低，大部分能量转化为热能。例如，一个30kV操作电压的铜靶X射线管，只有0.2%的电能转化为X射线，其余大部分变成热能。因此，阳极靶需要具备良好的导热性能，并需要冷却水来散热。 X射线管有多种类型，包括封闭式X射线管、高功率旋转阳极X射线管和可拆卸X射线管等。封闭式X射线管中，X射线的强度在与靶面约6°的角度处最强，通常会在此位置开设窗口，让X射线通过。窗口材料需具有良好的X射线透过性和密封性，常用材料包括铍、铝和云母。 X射线是一种电磁波，其波长比可见光更短，大致在0.001至10纳米之间。在高聚物的X射线衍射研究中，常用的X射线波长在0.05至0.25纳米，这是因为这个波长与高聚物微晶的尺寸相当，可以有效揭示高聚物的晶体结构。 X射线谱包括连续X射线（又称“白色”X射线）和特征X射线。连续X射线是由于电子在撞击靶时突然减速，产生的电磁波覆盖了一系列波长。特征X射线则由阳极物质原子内部电子跃迁产生，具有特定的波长，这与阳极物质的原子序数有关。例如，CuKα线在高聚物X射线衍射分析中尤为重要。 特征X射线包括Kα线和Kβ线，它们分别源于L层电子填充K层空位和M层电子填充K层空位。Kα线通常由Kα1和Kα2组成，Kα2的强度略低于Kα1，两者波长略有差异。在低分辨率条件下，Kα1和Kα2可能无法区分。 总结来说，X射线物理基础涵盖了X射线的产生机制、X射线管的设计原理、X射线的波长特性以及在晶态聚合物研究中的应用。了解这些知识点对于理解X射线在半导体器件和高分子科学中的作用至关重要，特别是在进行材料的结构分析和表征时。