石河子大学师范学院物理系 近代物理实验讲义 有极小一部分转变为X射线能，靶面发射的X射线能量与电子束总能最的比率可用下面 的近似公式表示： e=1.1×10-9ZV(1.1) 式中Z为靶材组成元素的原子序数，V为X射线管的极间电压（又称管电压），以伏特 为单位。例如对于一只铜靶的X射线管，在30KV工作时，E=0.1%,而一只钨靶的X射线 管在100KW条件下工作时，也不过e=0.8%。可见X射线管产生X射线的能量效率是十分 低的，但是，目前X射线管仍是最实用的发生X射线的器件。 因为轰击靶面电子束的绝大部分能量都转化为热能，所以，在工作时X射线管的靶必须 采取水冷（或其他手段）进行强制冷却，以免对阴极被加热至熔化，受到损坏。也是由于这 个原故，X射线管的最大功率受到一定限制，决定于阳极材料的熔点、导热系数和靶面冷却 手段的效果等因素。同一种冷却结构的X射线管的额定功率，因靶材的不同是大不相同的。 例如，铜靶（铜有极佳的导热性）和钼靶（钼的熔点很高）的功率常为相同结构的铁、钴、 铬靶的两倍。 在晶体衍射实验中，常用的X射线管按其结构设计的特点可分为三种类型： (1)可拆式管一这种X射线管在动真空下工作，配有真空系统，使用时需抽真空使 管内真空度达到10一5毫帕或更佳的真空度。不同元素的靶可以随时更换，灯丝损坏后也可 以更换，这种管的寿命可以说是无限的。 (2)密封式管一这是最常使用的X射线管，它的靶和灯丝密封在高真空的壳体内。 壳体上有对X射线“透明”的X射线出射“窗孔”。靶和灯丝不能更换，如果需要使用另 种靶，就需要换用另一只相应靶材的管子。这种管子使用方便，但若灯丝烧断后它的寿命也 就完全终结了。密封式X射线管的寿命一般为1000一2000小时，它的报废往往并不是与因 灯丝损坏，而是由于靶面被熔毁或因受到钨蒸气及管内受热部分金屈的污染，致使发射的X 射线谱线“不纯”而被废用。 (3)转靶式管一这种管采用一种特殊的运动结构以大大增强靶面的冷却，即所谓旋 转阳极X射线管，是目前最实用的高强度X射线发生装置。管子的阳极设计成圆柱体形，柱 面作为靶面，阳极需要用水冷却。工作时阳极圆柱以高速旋转，这样靶面受电子束轰击的部 位不再是一个点或一条线段而是被延展成阳极柱体上的一段柱面，使受热面积展开，从而有 效地加强了热量的散发。所以，这种管的功率能远远超过前两种管子。对于铜或钼靶管，密 封式管的额定功率，目前只能达到2K左右，而转靶式管最高可达90Km。 2.测角仪 石河子大学师范学院物理系 近代物理实验讲义 有极小一部分转变为 X 射线能，靶面发射的 X 射线能量与电子束总能量的比率 ε 可用下面 的近似公式表示： ε= 1.1×10－9 Z V （1.1） 式中 Z 为靶材组成元素的原子序数，V 为 X 射线管的极间电压（又称管电压），以伏特 为单位。例如对于一只铜靶的 X 射线管，在 30KV 工作时，ε= 0.1%，而一只钨靶的 X 射线 管在 100KV 条件下工作时，也不过 ε= 0.8%。可见 X 射线管产生 X 射线的能量效率是十分 低的，但是，目前 X 射线管仍是最实用的发生 X 射线的器件。 因为轰击靶面电子束的绝大部分能量都转化为热能，所以，在工作时 X 射线管的靶必须 采取水冷（或其他手段）进行强制冷却，以免对阴极被加热至熔化，受到损坏。也是由于这 个原故，X 射线管的最大功率受到一定限制，决定于阳极材料的熔点、导热系数和靶面冷却 手段的效果等因素。同一种冷却结构的 X 射线管的额定功率，因靶材的不同是大不相同的。 例如，铜靶（铜有极佳的导热性）和钼靶（钼的熔点很高）的功率常为相同结构的铁、钴、 铬靶的两倍。 在晶体衍射实验中，常用的 X 射线管按其结构设计的特点可分为三种类型： （1）可拆式管——这种 X 射线管在动真空下工作，配有真空系统，使用时需抽真空使 管内真空度达到 10－5 毫帕或更佳的真空度。不同元素的靶可以随时更换，灯丝损坏后也可 以更换，这种管的寿命可以说是无限的。 （2） 密封式管——这是最常使用的 X 射线管，它的靶和灯丝密封在高真空的壳体内。 壳体上有对 X 射线“透明”的 X 射线出射“窗孔”。靶和灯丝不能更换，如果需要使用另一 种靶，就需要换用另一只相应靶材的管子。这种管子使用方便，但若灯丝烧断后它的寿命也 就完全终结了。密封式 X 射线管的寿命一般为 1000—2000 小时，它的报废往往并不是与因 灯丝损坏，而是由于靶面被熔毁或因受到钨蒸气及管内受热部分金属的污染，致使发射的 X 射线谱线“不纯”而被废用。 （3）转靶式管——这种管采用一种特殊的运动结构以大大增强靶面的冷却，即所谓旋 转阳极 X 射线管，是目前最实用的高强度 X 射线发生装置。管子的阳极设计成圆柱体形，柱 面作为靶面，阳极需要用水冷却。工作时阳极圆柱以高速旋转，这样靶面受电子束轰击的部 位不再是一个点或一条线段而是被延展成阳极柱体上的一段柱面，使受热面积展开，从而有 效地加强了热量的散发。所以，这种管的功率能远远超过前两种管子。对于铜或钼靶管，密 封式管的额定功率，目前只能达到 2 KW 左右，而转靶式管最高可达 90 KW。 2. 测角仪 2