光电效应与俄歇效应在X射线发射中的作用

射线在物质中传播时，入射光子与原子的轨道电子相互作用，把全部能量传递给这个轨道电子，获得能量的电子克服原子核的束缚成为自由电子，入射光子消失，这种作用过程称为光电效应。发生光电效应的条件是，入射光子的能量大于轨道电子与原子核的结合能。如果入射光子的能量小于轨道电子与原子核的结合能，则不能发生光电效应。图1-8是光电效应示意图。

在光电效应中，释放的自由电子称为光电子。光电子发射的方向与入射光子的能量相关，当入射光子的能量较低时，光电子主要分布在与入射光子方向垂直的方向上；随着入射光子能量的增大，光电子的发射方向逐渐倾向于入射光子的方向。图1-9是光电子上述分布特点的图示。

图1-8 光电效应示意图

图1-9 光电效应中光电子的分布

当发生光电效应时，在电子层中将产生空位，这将使原子处于不稳定的状态，因此外层电子将向存在空位的电子层跃迁，使原子回到稳定的状态。在跃迁过程中，将产生跃迁辐射，发射特征X射线。这种辐射通常称为荧光辐射。伴随发射特征X射线（荧光辐射）是光电效应的重要特征。

在较高能级的轨道电子填充空位时，可能发生的另一过程是俄歇效应，如图1-10所示。即较高能级的轨道电子填充空位时所释放的能量，可以激发外层轨道电子，使其成为自由电子，一般称为俄歇电子。对轻元素更容易发生俄歇效应。(www.xing528.com)

光电效应主要发生在入射光子与原子内层轨道电子的相互作用过程中。光电效应的发生概率与元素原子序数的5次方成正比，当射线能量增大时，发生概率降低（约与光子能量的7/2次方成反比）。对低原子序数物质，当光子能量超过100keV时光电效应可以忽略；对高原子序数物质，光子能量直到约2MeV时对射线吸收光电效应仍是最主要的作用。图1-11是光电效应与光子能量关系的示意图。

图1-10 俄歇效应示意图

图1-11 光电效应与光子能量的关系

低能光子与高原子序数物质发生相互作用时，光电效应具有重要意义。