X射线吸收法及其在固体样品中的应用

当X射线照射固体物质时，一部分透过晶体，产生热能；一部分用于产生散射、衍射和次级X射线（X荧光）等；还有一部分将其能量转移给晶体中的电子。因此，用X射线照射固体后其强度会发生衰减，这种衰减称为X射线的吸收。其吸收符合光吸收的基本定律——朗伯—比尔定律，即X射线的衰减率与其穿过的厚度成正比：

将上式积分后得：

式中：I0——入射的X射线强度；

I——透射的X射线强度；

l——试样厚度；

μ1——线性衰减系数，cm-1。

在X射线分析法中，对于固体样品，最方便的就是采用质量衰减系数μm，而μm=μ1/ρ，单位为cm2/g。其中，ρ是物质的密度；μm的物理意义是一束平行的X射线穿过截面积为1cm2的1g物质时的强度衰减程度。

实际上，X射线通过物质时的强度衰减是它受到物质吸收和散射的结果，即总的质量衰减系数μm可表示为质量真吸收系数（或质量光电吸收系数）τm和质量散射系数σm之和。

一般情况下，散射吸收较少或可以忽略，而总的质量衰减系数μm在实验中比质量真吸收系数τm易于测定，故一般表值多以μm给出。(www.xing528.com)

质量衰减系数μm是波长λ和元素原子序数Z的函数：

式中：NA——阿伏伽德罗常数；

A——原子的摩尔质量；

k——随吸收限改变的常数；

Z——原子序数；

λ——波长。

因此，X射线的波长越长，吸收物质的Z值越大，越易被吸收；而X射线波长越短，Z值越小，穿透力越小。所以，常用轻元素作为透射X射线的窗口；当元素一定时，物质对长波长的X射线吸收能力越强，则X射线的穿透力越小。因此，长波长X射线又称为软X射线，短波长X射线又称为硬X射线。