
X射线光谱法是一种检测和测量光子或光颗粒的技术,它们具有波长X射线电磁光谱的一部分。它用于帮助科学家了解物体的化学和元素特性。
有几种不同X射线光谱法这些在许多科学技术学科中都使用,包括考古学,天文学和工程。这些方法可以独立使用或一起使用,以创建更完整的图片,以了解所分析的材料或对象。
历史
德国物理学家威廉·康拉德·罗恩根(WilhelmConradRöntgen)被授予第一个诺贝尔奖1901年,他在1895年发现X射线射线的物理学。SLAC国民加速器实验室。
英国物理学家查尔斯·巴克拉(Charles Barkla)在1906年至1908年之间进行了研究,这导致他发现X射线可能是单个物质的特征。他的工作也为他赢得了诺贝尔奖物理学,但直到1917年才。
X射线光谱的使用实际上是在1912年开始的,从一支由英国物理学家,威廉·亨利·布拉格(William Henry Bragg)和威廉·劳伦斯·布拉格(William Lawrence Bragg)组成的父亲和儿子团队开始。他们使用光谱学研究了X射线辐射如何与原子相互作用晶体。他们的技术称为X射线晶体学,在第二年成为该领域的标准,并于1915年获得了诺贝尔物理奖。
X射线光谱如何工作
什么时候原子不稳定或被高能颗粒轰击,其电子从一个能级过渡到另一个能级。随着电子的调整,该元素会以一种特定的特征的特征来吸收和释放高能X射线光子化学元素。 X射线光谱测量能量的变化,这使科学家可以识别元素并了解各种材料中的原子如何相互作用。
有两种主要的X射线光谱技术:波长 - 分散性X射线光谱(WDXS)和能量分散性X射线光谱(EDXS)。 WDXS测量单个波长的X射线由晶体衍射。 EDX测量由高能源的带电颗粒刺激的电子发出的X射线辐射。
在这两种技术中,辐射的分散如何表明原子结构材料,因此,对象中的元素要分析。
多个应用程序
如今,X射线光谱已用于许多科学技术领域,包括考古学,天文学,工程和健康。
人类学家和考古学家能够发现有关古代文物的隐藏信息,并通过使用X射线光谱法分析它们找到了它们。例如,爱荷华州格林内尔学院化学副教授李·夏普(Lee Sharpe)使用一种称为X射线荧光(XRF)光谱的方法来识别北美西南部史前人物制作的黑眼箭头的起源。该团队于2018年10月在考古科学杂志:报告。
X射线光谱学还可以帮助天体物理学家了解更多有关太空中对象的工作方式的信息。例如,圣路易斯华盛顿大学的研究人员计划观察来自宇宙物体(例如黑洞)的X射线,以了解有关其特征的更多信息。由实验和理论的天体物理学家Henric Krawczynski领导的团队计划发射一种称为X射线光谱仪X射线极化计。从2018年12月开始,该乐器将通过长期充满氦气的气球悬挂在地球大气中。
宾夕法尼亚州德雷克塞尔大学的化学家和材料工程师Yury Gogotsi创建了喷雾天线用X射线光谱法分析的材料和水含水膜。
无形的喷雾天线只有几十纳米厚,但能够传输和直接无线电波。一种称为X射线吸收光谱(XAS)的技术有助于确保薄材料的组成正确,并有助于确定电导率。 Gogotsi说:“对于天线的良好性能,需要高金属电导率,因此我们必须密切监视材料。”
Gogotsi和他的同事还使用X射线光谱法分析了复杂膜的表面化学性质淡化水通过滤除特定离子,例如钠。
X射线光谱法的使用也可以在医学研究和实践的几个领域中找到,例如CT扫描机。在CT扫描期间(通过光子计数或光谱CT扫描仪)收集X射线吸收光谱可以提供有关体内发生的情况的更详细的信息和对比度,X射线的辐射剂量较低,较少或不需要使用对比材料(染料),根据Phuong-Anh T. Duong,CT emory Serpection emory Serpection和Emory Serpection emory Serpection和Imagis emory Serpection和Immation emigant emory Serpection emory C.
更远阅读:
- 阅读有关NASA的更多信息成像X射线极化探索器。
- 了解更多有关X射线和损失光谱,来自国家可再生能源实验室。
- 查看这一系列恒星X射线光谱的课程计划,来自NASA。