Page 57 - 理化检验-化学分册2017第八期

王 荣: 机械装备的失效分析( 续前)第 ６ 讲 X 射线分析技术

的电子称为 KLL 俄歇电子, 它的能量主要决定于原 １．４．１ 连续 X 射线谱
子具有一个 K 层空位的初始能态和L 层具有两个空 从阴极灯丝发出的电子, 在两极间的高管电压
位的终止能态之差.俄歇能谱仪是表面物理研究的 U 作用下以高速奔向阳极, 在阳极表面运动受阻, 突
工具之一, 它可以给出材料表面化学成分的信息, 特 然减速, 大量动能以辐射形式发出.由于各电子减
别是对于表层轻元素的分析相当有效; 而从 K 层激 速程度不等, 故辐射的能量( 波长) 是可以不同的, 形
成连续谱, 如图 ５ 所示 [ １ ] .波长由一短波限λ SWL 向
发出 来 的 光 电 子 则 是 X 射 线 光 电 子 能 谱 ( XＧra y
PhotoelectronS p ectrosco pyXPS ) 分析的信息来源. 长波方向伸展, 强 度 在 λ m 处 有 一 最 大 值. λ SWL 和
,
１．４ X 射线谱 λ m 只决定于管电 压 U , 管 电 压 提 高, λ SWL 和 λ m 降
由 X 射线管发出的 X 射线可分为两种: 一种是 低, 全谱强度提高, 见图 ５a ).管电流i 及靶材的原
由无限多波长组成的连续 X 射线谱, 这种射线谱和 子序数z 只影响光谱的强度, i 和z 提高, 则全谱强
白光相似, 所以也叫白色 X 射线; 另一种是具有特 度提高, 但不影响λ SWL 和λ m 见图 ５b ) 和图 ５c ).
,
定波长的 X 射线, 它们叠加在连续 X 射线上, 称为 当 X 射线仅产生连续谱时, X 射线管的效率非
标识或单色 X 射线谱, 亦称为特征 X 射线. 常低.

图 ５ 连续 X 射线谱及其影响因素
Fi g 敭５ ContinuousXＧra y s p ectraandtheirinfluencin g factors
a effectoftubevolta g e b effectoftubecurrent c effectofatomicnumberoftheanodetar g et
,
,
１．４．２ 标识 X 射线谱 素的特征谱均包含各自的 K α １ K α ２ K β 等谱线( 其
在管电压U 高于阳极靶材内层电子的激发电 他如 L 系、 M 系等谱线强度较低, 一般不予考虑).
压U ( 如 K 层电子的 UK 时, 在连续谱的某些特定 在进行 X 射线衍射分析时大多需要使用具有单一
)
的波长位置上, 会出现一系列强度很高、 波长范围很 波长的 X 射线, 这可以通过使用适当的滤波片或晶
窄的线状光谱, 如图 ６ 所示, 其波长决定于阳极靶材 体单色器除去连续谱而得到.
的原子序数z , 原子序数越大, 其特征谱波长越短, 对于低功率( ３kW ) 的衍射仪, 在探测器是闪烁
U 和 i 的提高仅增强其强度, 不改变其位置.各元 计数器并配用后置石墨单色器( 或滤波片) 情况下,
对于钢铁试样, 如用 Mo K α 辐射, 则常用的管电压
为 ４０kV , 如 用 Co K α 辐 射, 则 常 用 的 管 电 压 为
３０kV , 管电流则为常用仪器所能承受的最大管电

流.在探测器是高能计数器情况下, 亦可用 Cu K α
辐射, 管电压为 ４０kV , 管电流为 ４０mA .

２ 晶体学基础理论

２．１ 晶体和晶体结构
金属和合金在固态下通常都是晶体.晶体是原
图 ６ 标识 X 射线谱 子、 离子或分子等在三维空间中有规则的作周期性
Fi g 敭６ CharacteristicXＧra y s p ectra
重复排列的物质, 晶体的最大特征就是长程有序, 即
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