第一章 X射线基础（续）
1.3 X射线管工作条件的确定
大多数晶体衍射实验都需要使用单一波长的X射线。特征谱线的存在，尤其是强度很大而且分得很开的Kα线的存在，给晶体衍射实验带来极大的方便。因为只要适当选择工作条件，一只X射线管就可视为近似单色的辐射源。
如何确定X射线管的最佳工作条件呢？这需要分析特征光谱强度与连续光谱强度之比随着X射线管的工作电压的改变是如何改变的。实验证明，特征光谱的强度Ic是管电流i及管电压V的函数：
Ic =
C · i ·（V－Vk）n
（1.2）
式中指数 n 约1.5，Vk为特征谱线的激发电压，C为比例常数。设W为X射线管可以采用的最大功率，则管电流i最多等于W/V，故特征光谱的最大强度Ic将为：
Ic =
C · W ·（V－Vk）1.5／V
= C · W · Vk0.5 ·（V／Vk
- 1）1.5／（V／Vk） （1.3）
Ic作为V／Vk的函数可用图1.4中的曲线a表示：电压V越高，特征线的强度越大，但是它的增加变慢。连续光谱的总强度Iw是与W、Z、V成正比的（式1.1），我们可推求特征光谱与连续光谱的强度比：
Ic／Iw =（1／ Vk0.5）·（V／Vk - 1）1.5／（V／Vk）2／Z （1.4）
图1.4中的曲线b给出了对于某一对阴极，Ic／Iw作为V／Vk函数的曲线图：它初随V／Vk 增大而迅速增加，直到V／Vk增至3左右以后，在一个比较大的范围内维持不变，而后缓慢地减小。对于给定的 V／Vk，对阴极元素的原子序数越大，则连续光谱所占的比例也越高，因为Iw正比于Z。
曲线a: 某一特征Kα线的最大发射强度
曲线b: Kα线与连续谱线强度比
图1.4 X射线管发射强度与管工作电压的关系
从上面的分析可知：在实验中，当需要用一个管子的特征谱线（例如用其Kα线）作为单色辐射源时，最有利的管压应该为该特征谱线激发电压的三倍以上。但也不宜太高，若太高，连续光谱所占的比例也增加（虽然比较慢）。对于原子序数较小的对阴极，其Kα线的能量与其波长附近同宽度带连续光谱的能量相比较虽然较高，例如在30KV下工作的Cu靶X射线管，发射光束中CuKα辐射的强度约为其附近连续光谱强度的90倍，但是在X射线管的光束总能量中，特征光谱只占很小的一个份额，因为Ic／Iw是远小于1的。所以，当需要使用“单色”射线时，除应选用适当的工作电压外，还必须选择适当的“单色化”手段。当同一宽带的连续光谱起作用时，必须注意到它的作用是否可以同Kα线单独作用相比拟。
当需要“白色”X射线时，通常使用钨靶X射线管在50KV以上工作比较合适。在此条件下，光谱中只含有弱的钨的L线；K线仅在电压高于69KV时才会出现，但是此时它们的强度还是很弱的，因为V/Vk才略大于1。