篇一：x射线总结
第一章 x线发生装置 第一章 x线检查技术
设备学
1.简述x线管的作用与结构？
阳极：主要作用产生x线并散热，其次是吸收二次电子和散乱射线，由阳极头，阳极帽，可伐圈，阳极柄组成。
阴极：作用是发射电子并使电子束聚焦，主要由灯丝，聚焦罩，阴极套，和玻璃芯组成。 玻璃壳：又称管壳，作用是将阳极和阴极固定在一起并保持管内的高度真空。
2.简述固定阳极x线管阳极的结构与各部分的作用？
阳极头：由靶面和阳极体组成。靶面的作用是承受高速运动的电子束轰击，产生x射线，称为曝光。
阳极帽：固定在阳极头上，并罩在靶面四周。可以吸收一部分的散乱射线，提高影像的清晰度。
可伐线圈：阳极和玻璃壳的过度连接部分。
阳极柄：作用是固定x线管并将曝光时产生的热量传导出去。
3.何为空间电荷？简述x线管的阳极特性？
灯丝后端发射出来的电子，由于电子之间的相互排斥和灯丝的阻挡作用，因此这部分电子滞留在灯丝后面的空间形成“空间电荷”空间电荷只能随着管电压的升高而逐渐飞向阳极。 阳极特性曲线：在一定的灯丝加热电流下，管电压和管电流之间的关系。
分为两段：第一段的管电流流随着电压升高而增大，这一段反应了空间电荷占主导作用。也称为比例区。第二段，电压不随电流升高而变化，此段称为饱和区。
4.简述灯丝发射特性？
灯丝的发射特性：在一定管电压下，管电流和灯丝加热电流的关系。在100kv获得的管电流比60kv时候大，而要获得同一管电流，100kv时要比60kv所需的灯丝加热电压小，由此，欲使管电流不随管电压的变化而变化，就必须对空间电荷进行补偿，补偿原则是：当管电压变高时，适当减小灯丝加热电流，反之，当管电压变低时，则适当增加灯丝加热电源，以使管电流不随管电压的变化而变化。
5.简述高压发生器的作用与结构？
作用：1）为x线管灯丝提供加热电压；2）为x线管提供直流高压；3）如配有两只或两只以上的x线管，还需要切换x线管。
结构：
高压变压器
灯丝变压器
高压整流器
高压交换闸（配两只或两只以上x线管时用）
高压插座
6.对电路的基本要求是什么？
1）可调管电流：能给x线管灯丝提供一个在规定范围内可以调节的加热电压，以改变x线管灯丝的加热温度，达到控制x线辐射强度的目的。
2）可调管电压：能给x射线提供一个很高且可以调节的管电压，使x线管灯丝发射的热电子高速运动以轰击阳极靶面产生x射线，达到控制x线质的目的。
3）可调曝光时间：使供给x线管的高压在选定的时间内接通和切断，以准确控制x线的发生时间。
4）
第二章诊断x线机
1.试画出程控x线机的电路构成方框图
2.试画出高频x线机的电路构成方框图，并简述其工作原理。
工作原理：工频电源v0经整流，滤波后变为540v左右的直流电压v1，此电压经ipm逆变电路变为频率为几十千赫兹的高频电压v2，该高频电压送高压发生器内的高压变压器初级，经高压变压器升压后，将次级所获得交流高频电压再经倍压整流变成恒直流高压v3，为x线管提供管电压。管电压的控制采用脉宽调制方式，在曝光过程中，管电压采样信号与设定值实时进行比较，产生的误差电压经脉宽调制后控制逆变桥导通时间，确保管电压实际值等于设定值。
工频电源v0经过整流，滤波，调整后输出直流电压v4，逆变后成为10khz的中频电压v5，该电压送灯丝变压器初级，次级输出作为x线管的灯丝加热电压v6，灯丝加热电流的调节也采用pwm模式，在曝光过程中，灯丝电流采样信号与设定值进行实时比较，经脉宽调制后控制灯丝逆变触发脉冲的宽度，确保管电流实际值等于设定值。
3.简述桥式逆变工作原理
直流逆变分为三种：1）桥式逆变；2）半桥式逆变；3）单端逆变;
图中k1~k4为电子开关，z为负载阻抗。本电路的基本特点是适当控制四只电子开关的通断来实现直流到交流的变换。若电路上能确保四只电子开关按以下顺序通断，则在负载z上的电压波形就为正，负交替的矩形波。
T1时间段：k1，k2闭合，k3，k4断开，电流i1，z上电压为e
T2时间段：k1，k2断开，k3，k4断开，电流问哦0，z上电压为0
T3时间段：k1，k2断开，k3，k4闭合，电流为i2，z上的电压为-e
T4时间段，k1，k2断开， 电流为0，z上的电压为0
T1~t4为一个周期，然后周儿复始，适当控制四只电子开关的切换频率，就可以获得不同频率的正负交替的矩形波交流电。
4.简述x-tv的优点，构成与工作原理，全电视信号包括哪些信号。
优点：1）图像亮度高。2）医生和病人受照剂量小。3）图像清晰。4）通过x-tv获得的视频图像信号通过a/d转换，计算机图像处理后，可获得数字图像。5）图像可方便的保存，远距离传输。
构成：1）I.I。是将想线图像转换为荧光图像，并使荧光图像亮度增强的器件。2）摄像机头。简称摄像头。是将荧光图像转换为视频电信号装置。3）控制器。对tv图像信号进行控制，处理。4）监视器。是图像显示器件。主要作用是进行电光变换。5）自动亮度控制装置。是使监视器图像亮度稳定的自动控制装置。通过它可以调整x线的“质”，“量”以保证对病人不同部位的透视时，监视器图像亮度稳定，最佳。
工作原理：穿过病人的透射x线照射到i.i的输入屏上，获得亮度较弱的荧光图像，再经i.i增强后在输出屏上获得一个尺寸缩小，亮度比输入屏上的亮度强数千倍乃至上万倍的的荧光图像，输出屏上的荧光图像经光学系统或光纤传输到摄像机靶面或光敏区，从摄像机输出的视频电信号经预放大器放大，再经控制器进行控制，处理和放大后获得全电视信号，输送到监视器，在监视器荧光屏上获得亮度较高的x透视图像。
5.简述ccd摄像机的构成与光敏元件的工作原理。
构成：由光电转换，电荷存储，电荷转移，信号输出构成。
光敏元件的工作原理：
6.简述干式激光相机的结构与工作原理。
结构：由控制板，片盒，供片滚动轴，激光成像组件，热鼓显像组件，机壳等组成。
工作原理：激光束通过多棱镜的旋转进行扫描式的打印，在全部曝光过程中滚筒和激光束做精确的同步运动。
第三章数字 x线设备
1.简述cr的读出原理。
存储在psl荧光物质中的潜像是电子数目多少的模拟图像，要将其读出并转换为数字化信号，需要采用激光扫描系统，随着高精度电动机带动ip匀速移动，激光束由摆动式反光镜或旋转多面体反光镜进行反射，对ip整体进行精确而均匀地扫描。受激光激发而产生的psl荧光被高效导光器采集和导向传输到光电倍增管的光电阴极上，经光电倍增管进行光电转换和放大后，再经a/d转换为数字信号，这一过程反复进行，扫描完一张ip后，得到一副完整的数字图像。
2.简述非晶态硅型fpd的结构与工作原理。
穿透病人被检部位后的x线光子，照射到非晶硅fpd上，由碘化铯晶体层将x线图像转换成荧光图像，荧光沿碘化铯针状晶体传递到由非晶硅光电二极管构成的探测器矩阵，将荧光图像转换成信号电荷的多少图像。计算机控制读出电路，依次读出各像素信号电荷信息，在经a/d转换后，获得数字图像信号，传送到图像处理器进行处理和存储后，在监视器上显示。曝光5秒后即可快速浏览图像。
3.简述dsa的特殊功能。
1）特殊dsa，旋转dsa是在c形臂旋转过程中注射对比剂，进行曝光采集，达到动态观察的检查方法。
2）岁差运动dsa，类似于旋转dsa的另一种运动形式。利用c臂和托架两个方向旋转，精确的控制器转动方向和速度，形成了x线管焦点在同一平面内的圆周运动，增强器则在c形臂的另一端做反向圆周运动，从而形成岁差运动。
3）3d-dsa
4）Rsm-dsa
5）步进dsa
6）自动最佳角度定位系统
7）C形臂ct成像
8）3d路径图
检查技术学
一，x线摄影条件
感光效应：称x摄影效果，指x线通过人体被检部位后，使感光系统（探测器）感光的效果。 公式
E=
其中v代表管电压，i代表管电流，t代表摄影时间，s代表探测器的感光效率，z代表靶物质的原子序数，z代表被检体的有效原子序数，p代表被检体的密度，r代表被检部位的厚度，n代表管电压的指数，k代表常数。
管电压（v）：控制影像的对比度，高管电压会降低对比度，增加灰雾，减少运动模糊。 管电压超过100kv进行的x线摄影称高千伏摄影。能显示解剖结构多，减少被检者剂量，提高影像清晰度，减少运动模糊。但散射线增多，物体对比度降低，量子斑点或噪声增多
E=
感光量和管电压的n次方成正比，n随着管电压升高而下降。N值变化范围是2-6，不用增感屏时，n在2以下。
管电流量（mas）：对于照片的对比度没有直接影响，x量增加照片密度增加，使低密度部分影像对比度增加。
摄影距离：焦点到探测器为源像距，焦点到胶片为焦片距。
选择摄影时间还必须考虑被检体的动度情况，摄取活动的组织器官影像时，应选用短时间曝光。
滤线栅：x线摄影时，被照体产生散射线，使照片影像上形成灰雾，使影像的对比度减小，减小散射线到达胶片最有效的方法是利用滤线栅。
栅比（R）：铅条高度与相邻两铅条间距的比值栅比值越高其消除散射线作用越好。
滤线栅的曝光系数B表示x线强度在用滤线栅和不用滤线栅的比值。B越小越好，在2~6之间。
照射野：通过x线管窗口的x线束入射于被照体的曝光面的大小称为照射野。
使用滤线栅的注意事项：
1）不用将滤线栅反置
2）焦点至滤线栅的距离要在允许的焦栅范围内
3）中心线对准滤线栅中线，左右不要偏移3厘米
4）倾斜球管时只能与铅条排列方向平行
5）滤线栅的铅条对有用X线有不同程度的吸收，因此使用滤线栅摄影时，需要增加管电流量。
散射线:X线管发射出的原发射线穿过人体及其他物体时，可产生许多方向不定、能量较低的散射线，它主要来自康普顿散射。散射线形成无用影像，使照片发生灰雾，影响照片对比度
二．摄影条件制定
变动管电压法
主要内容：把摄影中各种因素作为常数，使管电压随被照体的厚度而相应的变化。 V=2d+C
特点：被检体厚度增加1cm，管电压增加2kV或增加25% mAs（拇指法则）
固定管电压法
定义：在X线摄影中管电压值固定，用管电流作为照片密度的补偿的方法。
效果：管电压增加10~20kV，mAs成倍降低。一成法则：管电压增加一成， mAs减少一半
X射线常用术语
摄影用距离：
焦~片距：X线管焦点至胶片间的距离。
焦~物距：X线管焦点至被检物体中心所在平面的距离。
焦~台距：X线管焦点至摄影床面间的距离。
物~片距：被检物体中心所在平面至胶片间的距离。
为了提高照片影像的锐利度，在X线管容量规格允许负荷的前提下，应尽量选用小焦点，以减小几何模糊。
较薄肢体(如四肢)和不易活动且照射野比较小(曝光量也比较小)的部位(如乳突)摄影时，应选择小焦点摄影；
较厚肢体(如腹部、头颅)和呼吸不易控制的部位(如胸部)进行X线摄影时，则应选用大焦点摄影；若采用高千伏摄影技术，也可选用小焦点进行摄影。
焦~片距选择的原则是在X线管负荷量允许的情况下，尽量增大焦点与胶片之间的距离。一般肢体摄影时，焦~片距取75~100cm。胸部摄影焦~片距常采用150~200cm，婴幼儿胸部焦~片距可减少至l00cm。
物~片距选择原则是为了保证照片影像有较小的失真度，应尽量使被检肢体靠近并且平行于胶片。若肢体因故不能靠近胶片，可在x线管负荷量允许的情况下，适当加大焦~片距，减少照片影像的放大失真。
篇二：X射线在医学上的应用
贵州师范学院物理与电子科学学院论文 [键入文字] [键入文字]
摘要
x射线的穿透能力极强，由于人体不同的组织对x射线的吸收程度不同，均匀的x线速穿透人体组织后，其不均匀的分布其实就是人体组织的投影。把这种成像技术应用在医学上，就可以得到病灶的位置信息。文章简单介绍了x射线技术自被发现以来的发展史和x射线成像的原理，以及现在x射线在医学上的诊断、治疗和层析摄影治疗，以后x射线技术在医学上的应用将会无处不在。
关键字：诊断；治疗；层析摄影治疗
ABSTRACT
strong x-ray penetration, the different levels of different body tissues absorb x-rays, the penetrating body tissue, the non-uniform distribution is actually a uniform tissue projection x line speed. The application of this imaging technique in medicine, you can get the location information of lesions. This paper briefly describes the history of the principle of x-ray technology and x-ray imaging since been discovered, and now the x-rays in medical diagnosis, treatment and tomography treatment, after x-ray technology in medicine will be no Office is not.
Keywords: diagnosis ；treatment ；tomography treatment.
X射线在生物医学上的应用
1.绪论
1.1 x射线技术在医学上应用的研究背景 X射线自19世纪被伦琴在实验室发现以来，半个世纪后，发展了超声波成像、放射性同位素成像、核磁共振成像等， 因为X射线具有强大的穿透能力，能够透过人体显示骨骼和薄金属中的缺陷，在医疗和金属检测上有重大的应用价值，因此引起了人们极大的兴趣。许多国家都竞相开展类似的试验。一股热潮席卷欧美，盛况空前。X射线迅速被医学界广泛利用，成为透视人体、检查伤病的有力工具，后来又发展到用于金属探伤，对工业技术也有一定的促进作用。
放射医学是医学的一个专门领域，它使用放射线照相术和其他技1 1
术产生诊断图像，这可能是X射线技术应用最广泛的地方。X射线的用途主要是探测骨骼的病变，但对于探测软组织的病变也相当有用。常见的例子有胸腔X射线，用来诊断肺部疾病，如肺炎、肺癌或肺气肿；而腹腔X射线则用来检测肠道梗塞，自由气体（free air，由于内脏穿孔）及自由液体（free fluid）。某些情况下，使用X射线诊断还存在争议，例如结石（对X射线几乎没有阻挡效应）或肾结石（一般可见，但并不总是可见）。
因此在医学领域、工业领域、研究领域等各方面都有广泛应用，就X射线衍射来说,它对近代科学(物理、化学、材料学、生物学等等)和近代技术的发展都产生了很大的影响,了解X射线的性质以及产生原理，对我们的生活、学习、生产等各方面有促进作用。
1.2 x射线技术在医学上的应用的研究意义
随着社会的发展及科学技术的进步，生命科学越来越引起人们的关注，人类对于自身的奥妙探索的需求不断增强。在这样的趋势下，人们对X射线影像设备的成像质量要求越来越高，同时还要求尽可能的减少X射线的照射量，这就迫使X射线技术不断发展。数字化医学影像的发展与应用，已经成为现代医院诊断必不可少的设备。X射线作为其中最普及的设备，为疾病的诊断与治疗提供了有力的保证。自从X射线被发现以来，经过不断的发展，现今已有各种各样的X射线机为人们服务。X射线本身对人体也有一定的损伤，所以，进行X射线检查应注意安全。传统X射线影像设备在临床的应用范围很广，常用于骨与关节的疾病。胃肠疾病和呼吸系统疾病的诊断，用不同的X射线对人体病灶部位的细胞进行照射时，使被照射的细胞组织受到破坏或抑制，从而达到对某些疾病，特别是肿瘤的治疗。
在现代医学中，X射线在医学上的应用无处不显示着它的重要性。像CT、核磁共振、介入放射等这些人们并不陌生的放射性检查，不断用于临床医学，极大地提高了疾病的诊断率。他们每天担负的工作就是通过X射线这双穿透的“法眼”来检查病人体内的各种异常。 目前，普通人在生活中所能接触到的电离辐射主要来自医疗辐射，这其中X线检查所释放的辐射，是非专业人员可能接触到的电离辐射的主要来源。孕妇需要重点防辐射，尤其是电离辐射，原因是电离辐射能量大，能使人体分子产生电离，可能对还未发育成形的胎儿的细胞造成伤害，引起死胎或畸形。
2
贵州师范学院物理与电子科学学院论
电离辐射对人体，尤其是对胎儿的伤害的实例可以参考曾在二战中遭受核弹袭击的日本广岛和长崎两地居民的状况。这两个地方在美国投下原子弹之后出现的胎儿畸形情况最为骇人听闻，该地区儿童患白血病的病例大增，就是辐射伤害健康的证明。当然，核爆炸的辐射危害远远高于医疗用的X射线辐射，不过两者对孕妇腹中胎儿的伤害原理类似。
X线是一种波长很短，穿透能力很强的电磁波，如果被X线照射过多，就可能产生放射反应，甚至受到一定程度的放射损害。用于医疗诊断的X线射照射剂量有严格控制，一般影响极小。但是，对准妈妈来说，如果在怀孕期间，尤其是怀孕早期受X光照射，万一超过胎儿的承受极限，则可能会导致胚胎死亡、胎儿畸形、脑部发育不良，及增加日后患癌症的几率等风险
2.x射线的发展及性质
2.1x射线的发展史 X射线（X-ray）是由德国实验物理学家伦琴发现的波长非常短，频率很高的一种电磁波，又叫做艾克斯射线、伦琴射线或X光，X射线，波长范围在0.01纳米到10纳米之间（对应频率范围30 PHz到30EHz），具有波粒二象性，X射线是19世纪末20世纪初物理学的三大发现（X射线1895年、放射线1896年、电子1897年）之一，是由于原子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的。产生X射线的最简单方法是用加速后的电子撞击金属靶。撞击过程中，电子突然减速，其损失的动能会以光子形式放出，形成X光光谱的连续部分，称之为制动辐射。通过加大加速电压，电子携带的能量增大，则有可能将金属原子的内层电子撞出。于是内层形成空穴，外层电子跃迁回内层填补空穴，同时放出波长在0.1纳米左右的光子。由于外层电子跃迁放出的能量是量子化的，所以放出的光子的波长也集中在某些部分，形成了X光谱中的特征线。X射线最初用于医学成像诊断和 X射线结晶学。X射线也是游离辐射等这一类对人体有危害的射线。后X射线被应用于临床医学，首先是用于诊断骨折和异物，其后逐步应用于人体各部的诊断检查。
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X射线是波长范围在0.01纳米到10纳米之间（对应频率范围30PHz到30EHz））的电磁波，具波粒二象性。电磁波的能量以光子(波包)的形式传递。当X射线光子与原子撞击，原子可以吸收其能量，原子中电子可跃迁至较高电子轨态，单一光子能量足够高(大于其电子之电离能)时可以电离此原子。一般来说，较大之原子有较大机会吸收X射线光子。人体软组织由较细之原子组成而骨头含较多钙离子，所以骨头较软组织吸引较多X射线。故此，X射线可以用作检查人体结构。
自伦琴发现X射线后，许多物理学家都在积极地研究和探索，1905年和1909年，巴克拉曾先后发现X射线的偏振现象，但对X射线究竟是一种电磁波还是微粒辐射，仍不清楚。1912年德国物理学家劳厄发现了X射线通过晶体时产生衍射现象，证明了X射线的波动性和晶体内部结构的周期性，发表了《X射线的干涉现象》一文。
劳厄的文章发表不久，就引起英国布拉格父子的关注，当时老布拉格（WH．Bragg）已是利兹大学的物理学教授，而小布拉格（WL．Bragg）则刚从剑桥大学毕业，在卡文迪许实验室。由于都是X射线微粒论者，两人都试图用X射线的微粒理论来解释劳厄的照片，但他们的尝试未能取得成功。年轻的小布拉格经过反复研究，成功地解释了劳厄的实验事实。他以更简洁的方式，清楚地解释了X射线晶体衍射的形成，并提出了著名的布拉格公式：nX=Zdsino这一结果不仅证明了小布拉格的解释的正确性，更重要的是证明了能够用X射线来获取关于晶体结构的信息。
1912年11月，年仅22岁的小布位格以《晶体对短波长电磁波衍射》为题向剑桥哲学学会报告了上述研究结果。老布拉格则于1913年元月设计出第一台X射线分光计，并利用这台仪器，发现了特征X射线。小布拉格在用特征X射线分析了一些碱金属卤化物的晶体结构之后，与其父亲合作，成功地测定出了金刚石的晶体结构，并用劳厄法进行了验证。金刚石结构的测定完美地说明了化学家长期以来认为的碳原子的四个键按正四面体形状排列的结论。这对尚处于新生阶段的X射线晶体学来说是一个非常重要的事件，它充分显示了X射线衍射用于分析晶体结构的有效性，使其开始为物理学家和化学家普遍接受。
4
贵州师范学院物理与电子科学学院论
2.2 x射线的性质 2.2.1X射线的主要特点
（1）特征频率值高
X射线的特征是波长非常短，频率很高，其波长约为（20～0.06）×10-8厘米之间。因此X射线必定是由于原子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的。所以X射线光谱是原子中最靠内层的电子跃迁时发出来的，而光学光谱则是外层的电子跃迁时发射出来的。X射线在电场磁场中不偏转。这说明X射线是不带电的粒子流，因此能产生干涉、衍射现象。
（2）辐射同步
X射线谱由连续谱和标识谱两部分组成 ，标识谱重叠在连续谱背景上，连续谱是由于高速电子受靶极阻挡而产生的 轫致辐射，其短波极限λ 0 由加速电压V决定：λ 0 = hc /( ev ) h为普朗克常数， e 为电子电量， c 为真空中的光速。标识谱是由一系列线状谱组成，它们是因靶元素内层电子的跃迁而产生，每种元素各有一套特定的标识谱，反映了原子壳层结构。同步辐射源可产生高强度的连续谱X射线，现已成为重要的X射线源。
（3）穿透力强
X射线具有很高的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物质，如墨纸、木料等。这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光，使照相底片感光以及空气电离等效应，波长越短的X射线能量越大，叫做硬X射线，波长长的X射线能量较低，称为软X射线。当在真空中，高速运动的电子轰击金属靶时，靶就放出X射线，这就是X射线管的结构原理。
2.2.2X射线的基本效应：
（1）穿透作用
X射线因其波长短，能量大，照在物质上时，仅一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，表现出很强的穿透能力。X射线穿透物质的能力与X射线光子的能量有关，X射线的波长越短，光子的能量越大，穿透力越强。X射线的穿透力也与物质密度有关，利用差别吸收这种性质可以把密度不同的物质区分开来。
（2）电离作用
物质受X射线照射时，可使核外电子脱离原子轨道产生电离。利1 5
篇三：x射线知识
第一章 X射线基础（续）
1.5 物质对X射线的吸收，实验波长及滤波片的选择
X射线穿过物质之后，强度会衰减。前面已经指出，这是因为X射线同物质相互作用时经历各种复杂的物理、化学过程，从而引起各种效应转化了入射线的部分能量。如下图所示：
图1.7 X射线的衰减<![endif]>
1.5.1 线吸收系数
实验证明，X射线穿透物质后的强度衰减与射线在物质中经过的距离成正比。假设入射线的强度为I0，进入一块密度均匀的吸收体，在x处时其强度为Ix，当通过厚度dx时强度的衰减为dI，定义μ为X射线通过单位厚度时被吸收的比率，则有：
-dI = μIx dx
（1.8）
考虑边界条件并进行积分，则得：
μIx = I0 e-x
（1.9）
式中μ称为线衰减系数，x为试样厚度。我们知道，衰减至少应被视为物质对入射线的散射和吸收的结果，系数μ应该是这两部分作用之和。但由于因散射而引起的衰减远小于因吸收而引起的衰减，故通常直接称μ为线吸收系数，而忽略散射的部分。
1.5.2 质量吸收系数
式（1.9）常常写成如下形式：
μρρIx = I0 e –(/)x
（1.10）
式中ρ为吸收体的密度，（μ/ρ）称为质量吸收系数，它是物质固有的特性，对于一定波长的入射X射线，每种物质都具有一定的值。质量吸收系数常用μ*或μm来表示。X射线被物质吸收的性质与物质的化学组成有关。在理想情况下，作为一级近似，元素的质量吸收系数可以认为与元素的物理化学状态无关，由两种元素以上组成的化合物、混合物、溶液等物质的质量吸收系数μm可以由各组成元素的μ/ρ进行线性加和得到。假定物质的各组成元素的μ/ρ分别为（μ1/ρ1）、（μ2/ρ2）、（μ3/ρ3）? 其质量百分数分别为x1、x2、x3 ? 则物质的μm可按下式计算：
μm = x1（μ1/ρ1）＋ x2（μ2/ρ2）＋ x3（μ3/ρ3）＋ ? （1.11）
1.5.3 吸收系数与波长及元素的关系
元素的吸收系数是入射线的波长和吸收元素原子序数的函数。如图1.8a所示，对于一种元素其质量吸收系数μm随着波长的变化有若干突变，发生突变的波长称为吸收限（或称吸收边）。在各个吸收限之间质量吸收系数随波长增加而增大。所以短波长的X射线（所谓硬X射线）穿透能力大，而长波长的X射线（所谓软X射线）则容易被物质吸收。对于X射线的实验技术来说，最有用的是第一吸收限，即K吸收限。质量吸收系数随着波长的变化有突变的原因，也就是元素特征光谱产生的原因。当入射X射线的能量足够把内层电子轰出时（即光电效应），能量便被吸收，并会部分转化为元素二次辐射的能量。各个吸收限之间的区域内质量吸收系数符合下面的近似关系：
μ/ρ= K λ3 Z3
（1.12）
式中K为常数。对于给定的波长λ，μm随Z的增大也有类似的规律，如图1.8b所示。
图1.8 物质的质量吸收系数（μ*）<![endif]>
1.5.4 实验波长的选择
在X射线衍射实验中：如果所用X射线波长较短，正好小于样品组成元素的吸收限，则X射线将大量地被吸收，产生荧光现象，造成衍射图上不希望有的深背景；如果所用X射线波长正好等于或稍大于吸收限，则吸收最小。因此进行衍射实验时应该依据样品的组成来合理地选择工作靶的种类：应保证样品中最轻元素（钙和原子序数比钙小的元素除外）的原子序数比靶材元素的原子序数稍大或相等。如果靶材元素的原子序数比样品中的元素原子序数大2～4，则X射线将被大量吸收因而产生严重的荧光现象，不利于衍射分析。
1.5.5 滤波片
使X射线管产生的X射线单色化，常采用滤波片法。利用滤波片的吸收限进行滤波，除去不需要的Kβ线，使用滤波片是最简单的单色化方法，但只能获得近似单色的X射线。原子序数低于靶元素原子序数1或2的元素，其K吸收限波长正好在靶元素的Kα和Kβ波长之间，因此对于每种元素作为靶的X射线管，理论上都能找到一种物质制成它的Kβ滤波片。使用Kβ滤波片还可以吸收掉大部分的“白色” 射线（图1.8）。滤波片的厚度通常按Kβ的剩余强度为透过滤波片前的0.01计算，此时Kα通常被衰减掉一半。
图1.9 Cu的X射线光谱在通过Ni滤片之前(a)
和通过滤片之后(b)的比较 （虚线为Ni的质量吸收系数曲线）
1.6 晶体对X射线的衍射
X射线照射到晶体上发生散射，其中衍射现象是X射线被晶体散射的一种特殊表现。晶体的基本特征是其微观结构（原子、分子或离子的排列）具有周期性，当X射线被散射时，散射波中与入射波波长相同的相干散射波，会互相干涉，在一些特定的方向上互相加强，产生衍射线。晶体可能产生衍射的方向决定于晶体微观结构的类型（晶胞类型）及其基本尺寸（晶面间距，晶胞参数等）；而衍射强度决定于晶体中各组成原子的元素种类及其分布排列的坐标。晶体衍射方法是目前研究晶体结构最有力的方法<![endif]>
1.6.1 衍射几何方程
联系X射线衍射方向与晶体结构之间关系的方程有两个：劳埃（Laue）方程和布拉格（Bragg）方程。前者基于直线点阵，而后者基于平面点阵，这两个方程实际上是等效的。
.1 劳埃（Laue）方程
首先考虑一行周期为a0的原子列对入射X射线的衍射。如图1.10所示（忽略原子的大小），当入射角为α0时，在αh角处观测散射线的叠加强度。相距为a0的两个原子散射的X射线光程差为a0（cosαh - cosα0），当光程差为零或等于波长的整数倍时，散射波的波峰和波谷分别互相叠加而强度达到极大值。光程差为零时，干涉最强，此时入射角a0等于出射角，衍射称为零级衍射。
图1.10 一行原子列对X射线的衍射
晶体结构是一种三维的周期结构，设有三行不共面的原子列，其周期大小分别为a0、b0、c0，入射X射线同它们的交角分别为α0、β0、γ0，当衍射角分别为αh、βk、γl，则必定满足下列的条件：
a0（cosαh - cosα0）＝ hλ
b0（cosβ- cosβ）＝ kλk 0
（1.13）
c0（cosγl - cosγ0）＝ lλ
式中h，k，l为整数（可为零和正或负的数），称为衍射指标,λ为入射线的波长。式（1.13）是晶体产生X射线衍射的条件，称劳埃方程。衍射指标hkl的整数性决定了晶体衍射方向的分立性，每一套衍射指标规定了一个衍射方向。
.2 布拉格方程
晶体的空间点阵可划分为一族平行且等间距的平面点阵（hkl），或者称晶面。同一晶体不同指标的晶面在空间的取向不同，晶面间距d(hkl)也不同。设有一组晶面，间距为d(hkl)，一束平行X射线射到该晶面族上，入射角为θ。对于每一个晶面散射波的最大干涉强度的条件应该是：入射角和散射角的大小相等，且入射线、散射线和平面法线三者在同一平面内（类似镜面对可见光的反射条件），如图1.11a所示，因为在此条件下光程都是一样的，图中入射线s0在P，Q，R处的相位相同，而散射线s在P’，Q’，R’处仍是同相，这是产生衍射的必要条件。
图1.11 布拉格方程的推引
现在考虑相邻晶面产生衍射的条件。如图1.11b所示的晶面1，2，3，?? 间距为d(hkl)，相邻两个晶面上的入射线和散射线的光程差为：MB＋BN，而MB＝BN＝d(hkl) sinθn,即光程差为 2d (hkl) sinθn，当光程差为波长λ的整数倍时，相干散射波就能互相加强从而产生衍射。由此得晶面族产生衍射的条件为：
2 d (hkl) sinθn＝ nλ（1.14）
式中n为1，2，3，??等整数，θn为相应某一n值的衍射角，n则称衍射级数。式（1.14）称为布拉格方程，是晶体学中最基本的方程之一。
根据布拉格方程，我们可以把晶体对X射线的衍射看作为“反射”，并乐于借用普通光学中“反射”这个术语，因为晶面产生衍射时，入射线、衍射线和晶面法线的关系符合镜面对可见光的反射定律。但是，这种“反射”并不是任意入射角都能产生的，只有符合布拉格
方程的条件才能发生，故又常称为“选择反射”。据此，每当我们观测到一束衍射线，就能立即想象出产生这个衍射的晶面族的取向，并且由衍射角θn便可依据布拉格方程计算出这组平行晶面的间距（当实验波长也是已知时）。
由布拉格方程，我们可以知道如果要进行晶体衍射实验，其必要条件是：所用X射线的波长λ< 2d。但是λ不能太小，否则衍射角也会很小，衍射线将集中在出射光路附近的很小的角度范围内，观测就无法进行。晶面间距一般在10埃以内，此外考虑到在空气中波长大于2埃的X射线衰减很严重，所以在晶体衍射工作中常用的X射线波长范围是0.5至2埃。对于一组晶面hkl，它可能产生的衍射数目n决定于晶面间距d，因为必须满足nλ< 2d。如果我们把第n级衍射视为和晶面族hkl平行但间距为d／n的晶面的第一级衍射（依照晶面指数的定义，这些假想晶面的指数为nh，nk，nl，在n个这样的假想晶面中只有一个是实际晶体结构的一个点阵平面），于是布拉格方程可以简化表达为：
2 d sinθ =λ (d = d／n) （1.15）
因为在一般情况下，一个三维晶体对一束平行而单色的入射X射线是不会使之发生衍射的，如果要产生衍射，则至少要求有一组晶面的取向恰好能满足布拉格方程，所以对于单晶的衍射实验，一般采用以下两种方法：1.用一束平行的“白色”X射线照射一颗静止的单晶，这样，对于任何一组晶面总有一个可能的波长能够满足布拉格方程；2.用一束平行的单色X射线照射一颗不断旋转的晶体，在晶体旋转的过程中各个取向的晶面都有机会通过满足布拉格方程的位置，此时晶面与入射X射线所成的角度就是衍射角。对于无织构的多晶样品（如微晶的聚晶体，很细的粉末等），当使用单色的X射线作入射光时，总是能够产生衍射的。因为在样品中，晶粒的取向是机遇的，所以任意一种取向的晶面总是有可能在某几颗取向恰当的晶粒中处于能产生衍射的位置，这就是目前大多数多晶衍射实验所采用的方法，称为“角度色散”型方法。对于多晶样品采用“白色”X射线照射，在固定的角度位置上观测，则只有某些波长的X射线能产生衍射极大，依据此时的角度大小和产生衍射的X射线波长就能计算得出相应的晶面间距大小，这就是所谓“能量色散”型的多晶X射线衍射方法。
1.6.2 多晶X射线的衍射强度
劳埃（Laue）方程和布拉格（Bragg）方程只是确定了衍射方向与晶体结构基本周期的关系，通过对衍射方向的测量，理论上我们可以确定晶体结构的对称类型和晶胞参数。而X射线对于晶体的衍射强度则决定于晶体中原子的元素种类及其排列分布的位置，此外，还与诸多其它的因素有关。
所谓衍射强度是指“积分强度”，积分强度是一个能量的概念，一个在理论上能够计算并且实验上也能测量的量。在晶体衍射的记录图中（照片、照片的光度计扫描图或衍射仪记录图等），照片的黑度或衍射仪记录图的强度曲线下面的面积，应该与检测点处的衍射线功率成正比，比例系数是仪器条件的函数。在理论上以检测点处通过单位截面积上衍射线的功率定义为某衍射线的强度（绝对积分强度）。纯物质衍射线强度的表达式很复杂，但是可以简明地写成下面的形式：
I = I0·K·|F|2（1.16）
式中：I0为单位截面积上入射的单色X射线功率；|F|称为结构因子，取决于晶体的结构以及晶体所含原子的性质。结构因子可由下式求算：
Fhkl = ∑ fn·exp[2πi（h xn + k yn +l zn）]（1.17） 式中fn是晶体单胞中第n个原子的散射因子，（xn、yn、zn）是第n个原子的坐标，h、k、l是所观测的衍射线的衍射指标，公式求和计算时需包括晶体单胞内所有原子；K是一个综合因子，它与实验时的衍射几何条件，试样的形状、吸收性质，温度以及一些物理常数有关。
《伦琴射线》出自：百味书屋
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