地球物理勘探电子教材第6章现场X射线荧光勘查方法VIP免费

1 第6章 现场 X 射线荧光勘查方法 现场 X 射线荧光勘查方法是利用放射性同位素源或 X 射线管发出的射线照射被测物质，使被测物质受激后发出 X 射线荧光，然后通过对 X 射线荧光的能量和照射量率的测量，确定被测物质中有何种元素和该元素有含量。为了阐述现场 X 射线荧光勘查方法，先介绍一下 X 射线与 X 射线荧光的基础知识。 6.1 X 射线荧光法定性与定量分析原理 6.1.1 X 射线荧光的产生与莫塞莱定律 X 射线的本质和光一样，都是电磁辐射，其波长介于紫外线和γ 射线之间。同一切电磁辐射和微观粒子一样，X 射线也具有波动和微粒的双重性。X 射线的这种波-粒两重性，可随不同的实验条件而表现出来。显示 X 射线的微粒性有：光电吸收，非相干散射，气体电离和产生闪光等现象，以一定的能量和动量为特征；显示 X 射线的波动性有：光速，反射，折射，偏振和相干散射等，以一定的波长和频率为特征。因此，X 射线是不连续的微粒性和连续的波动性的矛盾统一体。 X 射线荧光是高能量子与原子发生相互作用的产物，其产生过程可以分两步来讨论：第一步如图5.1 所示，高能量子如X 射线、电子或质子与原子发生碰撞，从中逐出一个内层电子，此时原子处于受激状态。随后(10-12～10-14s)就是第二步，原子内层电子重新配位，即原子中的内层电子空位由较外层电子补充，同时放出 X 射线(光子)。第一步是利用入射量子的能量；第二步是以特征X 射线(荧光)的形式放出。入射量子的能量必须略高于内层电子的结合能，其多余的能量便成为该电子的动能。一个较外层电子在补充内层电子空位时放出的能量与两个能量之间的差值准确相当，因此释放出来的光量子，即特征X 射线(荧光)的能量等于两个能级间的能量差，由下式确定： )11()(22212nnaZRhcEnx (6.1) 式中，xE 为特征X 射线的能量；n1、n2 分别为壳层电子跃迁前后 所处壳层的 主量 子 数；R 为里德伯常数，1096.776m-1；h 为普朗克常数，6.626×10-34J·s；C 为真空中光速度，3.0×108m·s-1；an 正数，与内壳层的电子数目有关；Z 原子序数。 对于 K 系，上式中n =1，1n =1，2n =2，对于 L 系，n =3.5，1n =2，2n =3。 图6.1 X 射线荧光产生原理图 2 上式表明，特征X 射线能量与2Z 成正比，或者说每个谱系的特征X 射线能量的平方根和原子序数( Z )成线性关系。上述规律称为莫塞莱定律。图5.2 称为莫塞莱图，该图表示...