如何评价X射线散射中的非相干效应？

来自X射线管的一次X射线包括连续谱线和靶材的特征谱线激发样品时，样品会使入射的X射线光子偏离原射线方向，即发生散射，这是X射线和物质作用造成强度衰减的又一原因。

通常，波长较长的X射线和原子序数较大的散射物质之间的散射作用较弱，与吸收作用相比，散射可忽略不计。但对于轻元素的散射体和波长很短的X射线，散射作用就很显著。

X射线照射到晶体上时，晶体原子的电子和原子核也随X射线电磁波的振动周期而振动。由于原子核的质量比电子大得多，其振动可忽略不计，因此主要考虑电子的振动。根据X光子的能量大小和原子内电子结合能不同（即原子序数Z的大小），X射线散射可分为相干散射和非相干散射。

1.相干散射　相干散射又称瑞利（Rayleigh）散射或弹性散射，是由能量较小（波长较长）的X射线与原子中束缚较紧的电子弹性碰撞的结果，迫使电子随入射X射线周期性变化的电磁波而振动，并成为辐射电磁波波源。由于电子受迫振动的频率与入射线的频率一致，因此从这个电子辐射出来的散射X射线的频率、相位与入射X射线相同，只是方向发生改变。元素的原子序数越大，入射X射线在物质中遇到的电子越多，构成的相干散射X射线的强度就越大。这种相干散射是X射线在晶体中产生衍射现象的物理基础。

2.非相干散射　非相干散射又称康普顿（Compton）散射或非弹性散射，是能量较大的X射线或γ射线光子与结合能较小的电子或自由电子发生非弹性碰撞的结果。碰撞后，X光子把部分能量传给电子，变为电子的动能，电子从与入射X射线成θ角的方向射出（叫反冲电子），且X光子的波长变长，朝着与自己原来运动方向成θ角的方向散射，如图7-8所示。由于散射波长各不相同，两个散射波的相位之间相互没有关系，因此不会引起干涉作用而发生衍射现象，称为非相干散射。实验表明，非相干散射中波长的改变Δλ与散射角θ之间有下列关系。式中：λ——初级入射线的波长；

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λ′——非相干散射的波长；

K——散射物质的本质和入射线波长有关的常数。

图7-8　X射线的非相干散射

元素的原子序数愈小，非相干散射愈大，结果在衍射图上形成连续背景。一些超轻元素，如N、C、O等元素的非相干散射是主要的，这也是轻元素不易分析的一个原因。