X射线的初步研究 X射线是德国科学家伦琴(W.C.Rontgen)于1895年在研究阴极射线管时发现的，是 人类揭开研究微观世界序幕的“三大发现”之一，给医学和物质结构的研究带来了新的希 望.就在伦琴宜布发现X射线的第四天，一位美国医生就用X射线照相发现了伤员脚上的 子弹.从此，对于医学来说，X射线就成了神奇的医疗手段.因为这一具有划时代意义的 重大发现，伦琴于1901年被授予第一届诺贝尔物理学奖. X射线可用来帮助人们进行医学诊断和治疗；也可用于工业上的非破坏性材料的检查； 在基础科学和应用科学领域内，则被广泛用于晶体结构分析、化学分析和原子结构的研 究.有关X射线的实验非常丰富，其内容十分广泛而深刻.本实验用德国莱宝公司生产的 X射线实验仪及附件，对X射线影像、X射线在材料中的衰减进行研究，从而对X射线的 产生、特点和应用有初步的认识. 【实验目的】 1.初步了解X射线的产生、基本性质； 2.观察X射线影像； 3.研究X射线的衰减与吸收体厚度的关系； 4. 研究X射线的衰减与吸收体物质的关系· 5.布拉格反射 【实验原理】 1.X射线的产生、基本性质 X射线和可见光线一样，也是电磁波的一种，不同的是较之可见光，它的波长更短， 介于紫外线和y射线之间，约10nm~0.001nm(注：1nm=109m).波长小于0.01nm的 称为超硬X射线，在0.01~0.1nm范围内的称为硬X射线，0.1~10nm范围内的称为软X 射线.其中，波长较短的硬X射线能量较高，穿透性较强， 适用于金属部件的无损探伤及金属物相分析；波长较长的软X 射线能量较低，穿透性弱，可用于非金属的分析.医学上采用 ④热沉 的X射线波长为1nm~10nm。 X射线的产生有多种方式。高速运动的电子流、Y射线、 ③铜块 中子流等高能辐射流在突然减速时均能产生X射线。目前最 ②钼靶 常用的方式是通过高速运动的电子流轰击金属靶来获得的。 在实验室中X射线由X射线管产生，X射线管是具有阴 ①接地阴极 极和阳极的真空石英管，其结构如图1所示：①是接地阴极， 即电子发射极，用钨丝构成，通电加热后可发射电子；②是阳 极靶材，本实验中采用钼靶，工作时加以几万伏的高压.电子 在高压作用下轰击钼原子而产生X光.③铜块和④螺旋状热 ⑤管脚 沉用以散热.⑤是管脚. 高速运动的电子轰击阳极靶时，其能量的绝大部分 图1X光管结构图- 1 - X 射线的初步研究 X 射线是德国科学家伦琴（W.C.Röntgen）于 1895 年在研究阴极射线管时发现的，是 人类揭开研究微观世界序幕的“三大发现”之一，给医学和物质结构的研究带来了新的希 望．就在伦琴宣布发现 X 射线的第四天，一位美国医生就用 X 射线照相发现了伤员脚上的 子弹．从此，对于医学来说，X 射线就成了神奇的医疗手段．因为这一具有划时代意义的 重大发现，伦琴于 1901 年被授予第一届诺贝尔物理学奖． X 射线可用来帮助人们进行医学诊断和治疗；也可用于工业上的非破坏性材料的检查； 在基础科学和应用科学领域内，则被广泛用于晶体结构分析、化学分析和原子结构的研 究．有关 X 射线的实验非常丰富，其内容十分广泛而深刻．本实验用德国莱宝公司生产的 X 射线实验仪及附件，对 X 射线影像、X 射线在材料中的衰减进行研究，从而对 X 射线的 产生、特点和应用有初步的认识． 【实验目的】 1. 初步了解 X 射线的产生、基本性质； 2. 观察 X 射线影像； 3. 研究 X 射线的衰减与吸收体厚度的关系； 4. 研究 X 射线的衰减与吸收体物质的关系． 5. 布拉格反射 【实验原理】 1． X 射线的产生、基本性质 X 射线和可见光线一样，也是电磁波的一种，不同的是较之可见光，它的波长更短， 介于紫外线和 γ 射线之间，约 10 nm ~ 0.001 nm（注：1 nm = 10-9 m）．波长小于 0.01 nm 的 称为超硬 X 射线，在 0.01 ~ 0.1 nm 范围内的称为硬 X 射线，0.1 ~ 10 nm 范围内的称为软 X 射线．其中，波长较短的硬 X 射线能量较高，穿透性较强， 适用于金属部件的无损探伤及金属物相分析；波长较长的软 X 射线能量较低，穿透性弱，可用于非金属的分析．医学上采用 的 X 射线波长为 1 nm ~ 10 nm。 X 射线的产生有多种方式。高速运动的电子流、γ射线、 中子流等高能辐射流在突然减速时均能产生 X 射线。目前最 常用的方式是通过高速运动的电子流轰击金属靶来获得的。 在实验室中 X 射线由 X 射线管产生，X 射线管是具有阴 极和阳极的真空石英管，其结构如图 1 所示：①是接地阴极， 即电子发射极，用钨丝构成，通电加热后可发射电子；②是阳 极靶材，本实验中采用钼靶，工作时加以几万伏的高压．电子 在高压作用下轰击钼原子而产生 X 光．③铜块和④螺旋状热 沉用以散热．⑤是管脚． 高速运动的电子轰击阳极靶时，其能量的绝大部分 图 1 X 光管结构图