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X射线及高能粒子束发光解析X射线及高能粒子束发光解析主要内容一：基础知识的普及 1.发光机理，二：研究现状：目前的基于X射线及高能粒子束的突破性研究等三：当下的研究瓶颈及解决方案的设想X射线及高能粒子束发光解析X射线及高能粒子束发光解析X射线及高能粒子束发光解析X射线及高能粒子束发光解析X射线及高能粒子束发光解析X射线及高能粒子束发光解析x射线激发发光 由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线凡是以高速运动的电子，都能产生X射线电子由于被急剧的阻止而失去自身的动能，此动能的大部分转化成热，一小部分转化为X射线辐射出来，如下图1.1，x射线是一种电磁波，波长0.001-1nm，也可以看做一种点此震荡的中性粒子束，每个x射线光子具有一定的能量, 同时服从光的反射，衍射，等一般规律X射线及高能粒子束发光解析X射线及高能粒子束发光解析X射线及高能粒子束发光解析其中的两种辐射类型：•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（其中的1%）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•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，此称为特性辐射X射线及高能粒子束发光解析1.1.2：x射线激发发光原理 x射线照射发光材料时，在基质晶格中会产生大量次级电子，这些次级电子可能进一步轰击基质晶格产生新波长的x射线随后，新波长x射线再次被基质吸收并重复上述过程，导致二次电子的倍增二次电子倍增的结果是激发晶体价带顶的电子到导带底，产生热激发电子空穴对，这些电子空穴对复合时就会产生发光现象X射线及高能粒子束发光解析X射线及高能粒子束发光解析1.1.3X射线激发发光的应用简介（材料）     a.当X射线发光材料以多晶粉末的形式被应用的时候，通常被称为“x射线荧光粉”，而以单晶的形式被应用时，称为“闪烁体”下面介绍几个重要的应用：X射线及高能粒子束发光解析（1）x射线直接观察屏：使用X射线荧光粉，要求屏的发光峰值接近人眼的光谱灵敏度曲线，即发光峰在520-560nm之间2）x射线增感屏：使用X射线荧光粉，其中的感光乳胶对本身对x光吸收很少，主要是屏中的荧光粉吸收x射线而发光，使乳胶感光。

3）x射线光激励存储荧光屏：使用X射线存储荧光粉4）x射线断层扫描技术荧光屏：该屏使用的是闪烁体，也就是透明单晶X射线及高能粒子束发光解析 图1.2给出了配用增感屏的医疗x射线诊断系统原理X射线通过患者身体后，由涂在屏上的x射线荧光粉进行检测荧光粉把x射线激发能转换成光辐射，并使照相胶片感光X射线及高能粒子束发光解析X射线及高能粒子束发光解析   区别：增感屏接收器使用的是x光胶片，图片在胶片上成像存储发光屏接收器是图像转换板，通过存储发光屏暂时将x射线浅影按x射线剂量的比例存储起来，然后用一个调焦的He-Ne激光器发出的红色激光束对转换板进行扫描，用光电倍增管读取x射线信息，将光信号转变成电信号，存储在计算机中，最终将图像显示X射线及高能粒子束发光解析其中的x射线荧光光谱仪工作原理X射线及高能粒子束发光解析x射线荧光光谱仪内部工作原理X射线及高能粒子束发光解析•用X射线照射固体时，由于光电效应，原子的某一能级的电子被击出物体之外，此电子称为光电子如果X射线光子的能量为hν，电子在该能级上的结合能为Eb，射出固体后的动能为Ec，则它们之间的关系为：•                       hν=Eb+Ec+Ws •式中Ws为功函数，它表示固体中的束缚电子除克服各别原子核对它的吸引外，还必须克服整个晶体对它的吸引才能逸出样品表面，即电子逸出表面所做的功。

上式可另表示为： Eb＝hν-Ec-Ws 可见，当入射X射线能量一定后，若测出功函数和电子的动能，即可求出电子的结合能由于只有表面处的光电子才能从固体中逸出，因而测得的电子结合能必然反应了表面化学成份的情况这正是光电子能谱仪的基本测试原理X射线及高能粒子束发光解析 1896年:Pupin制备了第一种用作X射线发光材料为 ，其具有多晶体的晶体形貌，用它制作的浆液涂布增感屏可形成致密发光层，能有效降低光的散射与折射，但是它的X射线发射效率仅5% 1967-1994年:Bril等人又做出突出性研究，如下表显示： 2003年：Liu等人研究了氧化物X射线发光特性等 近年来，kandarakis等人提出稀土硫氧化物是一种非常好的x射线发光材料基质X射线及高能粒子束发光解析X射线及高能粒子束发光解析X射线及高能粒子束发光解析X射线及高能粒子束发光解析1.1.4：x射线发光的最新研究和实验 在中国科学院以及苏州大学相互合作下，基于上海光源XEOL(X Ray Excited Optical luminescence)实验装置，在国内同步辐射装置上首次实现了纳秒时间分辨X射线激发发光光谱（TRXEOL）实验方法。

整套TRXEOL实验装置由定时系统、光谱仪系统和核电子学系统三部分组成TRXEOL实验技术是利用同步辐射X射线脉冲激发样品，在其后200ns左右的时间间隔内测量、记录并分析样品发光衰减过程 通过调节同步辐射X射线的能量，选择性地激发样品中不同的元素，进而可以确定样品的发光中心，与发光产额的XAFS方法相结合，可以进一步确定发光材料中发光体的局域结构.X射线及高能粒子束发光解析 特别是在研究具有复杂结构的发光材料，例如：纳米半导体材料、稀土闪烁材料、有机电致发光材料(OLED)等发光材料的发光机理，具有非常强大有效的作用X射线及高能粒子束发光解析   挑战： 为了实现纳秒量级时间分辨率的TRXEOL技术，需要解决了两个关键问题：其一，储存环电子束团实现了混合填充模式加速器物理组在实现了一种混合填充模式（5mA单束团和225mA多束团，单束团前后的时间间隔约220ns），该模式仅初步经达到基本实验要求其二，标定了储存环的时间结构以及精确地确定了样品的发光时间，定时系统是上海光源主定时系统在光束线站的延伸，提供的同步触发脉冲信号与单束团产生的X射线脉冲通过延时在样品点同步，同步精度现今仅可达6ps。

 X射线及高能粒子束发光解析2.高能粒子束放光——极光现象《极光》——诗歌！自然的规律安在？在半夜时升起了晨曦，这不是太阳设置的宝座，也不是冰封的海洋，而是闪动的火焰啊！冰冷的火笼罩着我们，啊！虽说是夜里，白天却来到了人间 是什么令明亮的射线在黑夜中抖动，又是什么在天空中触发了颀长的火？如同没有雷暴云的闪电，从地面向高空攀登，它究竟怎样成为凝结的蒸气仲冬时节变成了喷涌的火？——罗蒙诺索夫[俄]X射线及高能粒子束发光解析X射线及高能粒子束发光解析X射线及高能粒子束发光解析 目前,许多科学家正在对极光作深入的研究.人们看到的极光,主要是带电粒子流中的电子造成的 而且,极光的颜色和强度也取决于沉降粒子的能量和数量.用一个形象比喻,可以说极光活动就像磁层活动的实况电视画面.沉降粒子为电视机的电子束,地球大气为电视屏幕,地球磁场为电子束导向磁场.科学家从这个天然大电视中得到磁层以及日地空间电磁活动的大量信息.例如,通过极光谱分析可以了解沉降粒子束来源,粒子种类,能量大小,地球磁尾的结构,地球磁场与行星磁场的相互作用,以及太阳扰乱对地球的影响方式与程度等X射线及高能粒子束发光解析。