利用X射线和物质相互作用的一些效应，我们可以有很多有效的检测X射线的方法。常用的检测手段如下：

荧光板是将ZnS、CdS等荧光材料涂布在纸板上制成，常用来确认光源产生的原射线束的存在。

照相法是最早使用的检测并记录X射线的方法，直到现在仍是一种常用的基本方法。X射线与可见光一样，能够使感光乳剂感光。当感光乳剂受到X射线照射后，AgBr颗粒离解形成显影核，经过显影而游离出来的单质银微粒使感光处变黑。

在一定的曝光条件下，黑度是与曝光量成比例的。黑度也和波长有关。测量黑度的简单方法是目估，较为准确的测量方法则需要事先制作好黑度标准，或者用光电黑度计来扫描测量。

正比计数管（PC）和电离室、盖革计数管都是气体器件，但后两者在X射线分析仪器中已经不常使用。PC一般以一个内径约25mm的金属圆筒作为阴极，圆筒中心有一根拉成直线的钨丝作为阳极，筒内充满0.5至1个大气压的氩气或氙气，并加有10%左右的淬灭气体（一般为CH4、乙醇或Cl2）。圆筒的侧壁或一端设有入射X射线的“窗”，由于衍射实验使用的X射线的多为软X射线，因此要求窗壁极薄，所用窗口材料通常为云母片或者铍片。

图1.12 正比计数管的结构

在使用正比计数管时，两电极间需要加上1000至2000伏的直流高压。计数管在被X射线照射时，管内气体被电离，初始产生的离子对数目与X射线的量子能量成比例，在极间电压的作用下，离子定向运动并在运动过程中不断碰撞其它的中性气体分子，由此产生二次以至多次的电离并伴随着光电效应，此时电离的数目大量增殖从而形成放电（称为电子雪崩或气体放电），直到所有电荷都聚集到相应的电极上，放电才停止，每次放电的时间历程极短,约0.2～0.5微秒。因此，每当有一个X射线量子进入计数管时，两极间将有一脉冲电流通过。正比计数管工作在气体放电的正比区，脉冲电流在负载电阻上产生的平均电压降（即脉冲电压幅度）与入射X射线的量子能量成正比，故称正比计数管。

正比计数管在接收单一波长的射线时，每个X射线量子产生的电脉冲幅度实际上不是严格相同的，而是分布在以平均幅度为中心的比较狭窄的一个范围内的，根据PC的放电特性，平均幅度的大小由入射X射线的量子能量决定，若脉冲分布的宽度越窄，其能量分辨能力就越好。能量分辨能力可用能量分辨率η来表示，作为计数管的一个重要特性：

能量分辨率η＝分布的半高宽W ÷ 平均脉冲幅度h ×100％

图1.13 不同能量的X射线的脉冲幅度分布

X射线衍射分析中使用的闪烁计数管，其闪烁体大多使用掺有Tl的NaI晶体。下图示出闪烁计数管的基本结构，它由三部分组成：闪烁体、光电倍增管和前置放大器。

图1.14 闪烁计数管的基本结构及工作原理

闪烁体是掺有0.5％左右的Tl作为激活剂的NaI透明单晶体的切片，厚约1～2mm。晶体被密封在一个特制的盒子里，以防止NaI晶体受潮损坏。密封盒的一面是薄的铍片（不透光），用来作为接收X射线的窗；另一面是对蓝紫光透明的光学玻璃片。密封盒的透光面紧贴在端窗式的光电倍增管的光电阴极窗面上，界面上涂有一薄层光学硅脂以增加界面的光导率。NaI晶体被X射线激发能发出4200埃（蓝紫色）的可见光，每个入射X射线量子将使晶体产生一次闪烁，每次闪烁将激发倍增管光电阴极产生光电子，这些一次光电子被第一级打拿极（D1）收集并激发出更多的二次电子，再被下一级打拿极（D2）收集，又倍增出更多的电子，如此，光电阴极发射的光电子经10级打拿极的倍增作用后，最后收集极能获得约为初始电子数目105倍的电子，从而形成可检测的电脉冲信号。

目前，闪烁计数管仍是各种晶体X射线衍射工作中通用性最好的检测器。它的主要优点是：对于晶体X射线衍射工作使用的各种X射线波长，均具有很高的接近100％的量子效率（图1.15）；稳定性好；使用寿命长；此外，它和正比计数管一样具有很短的分辨时间（10-7秒），因而实际上不必考虑检测器本身所带来的计数损失；它对晶体衍射用的软Ｘ射线也有一定的能量分辨力。因此现在的Ｘ射线衍射仪大多配用SC。

图1.15 计数管计数效率的比较

SSD又称半导体检测器，图1.16示出Si(Li)半导体检测器的基本结构。

图1.16 Si(Li)检测器的基本结构

SSD的工作原理如下：当X射线照射半导体时，由于射线量子的电离作用，能产生一些电子-空穴对，以图1.16的结构为例，在本征区产生的电子-空穴对在电极间的电场作用下，电子集中在n区，空穴则聚集在p区，其结果将有一股小脉冲电流向外电路输出，本征区起着“电离箱”的作用。SSD被电离产生一对电子-空穴对所需的能量约为3.8eV，而PC约为30eV，SC约为500eV，由此可见SSD与PC和SC三者相比，其能量分辨率最佳。现在，Si(Li) SSD的能量分辨力可达160eV。图1.17示出三种检测器能量分辨率的对比图。此外，SSD的脉冲分辨时间约为10-8秒，可见SSD是性能极其优异的检测器。

图1.17 三种X射线检测器能量分辨力的比较

Si(Li)半导体检测器缺点是需要在液氮温度（约－170℃）下才能正常工作，且售价很高。现在已有可适用于X射线衍射工作的半导体电致冷Si检测器，能量分辨力为300eV，是近年X射线检测实用技术的重要突破。

SSD原是为核谱研究而发展的，有极佳的能量分辨本领，不仅作为射线计数器用来测量射线的强度，同时也能测量射线的能量。60年代中SSD开始应用到X射线发射光谱分析（X射线荧光分析），特别是用到电子探针中；应用到X射线衍射研究中，出现了能量色散型的X射线衍射仪。高能量分辨率的SSD用作衍射仪的X射线检测器，可以同时作为一种高效的（近乎100％）“单色化”方法。滤波片、晶体单色器等物理“单色化”方法不可避免地会造成强度的损失，因而是低效率的；借助SSD的高能量分辨率仅对Kα进行测量，避免了强度的损失，从而能成倍地增加X射线的接收强度。在衍射仪上使用SSD还能实现X射线衍射和X射线能谱同时分析，这对于物相分析非常有价值。SSD的这些优越性能在衍射分析中已引起人们的重视，现在，高能量分辨率的SSD已列为X射线衍射仪基本配置的一种选择。

测量正比计数管阳极丝两端产生脉冲的时间差，有可能使正比计数管在丝线方向上具有位置分辨力，这就是一维的位敏正比计数管。从这基本思想出发，正比计数管的阳极采用并排平行的多根丝，便发展成为二维面积型的位敏正比计数管。这类器件的位置分辨能力可达 0.1mm，可以对整个窗口范围内的每个位置同时进行测量，不用扫描。所以可以在极短的（微秒级）的时间内同时完成Ｘ射线衍射的强度和方向的测量，高速记录X射线衍射图，动态跟踪X射线衍射图的变化。 

成像屏技术是1990年前后开始应用于X射线分析的新技术。一些荧光材料（掺Eu的 BaFBr）有光刺激发光性质：当受X射线照射时，荧光体中的一些“色”中心受激发跃迁至亚稳态的能级上，从而贮存了一部分被吸收的X射线的能量。而后，当受到可见光或红外辐射刺激的时候，将产生光刺激发光（PSL），PSL的强度正比于吸收X射线光子的数目。当把这些荧光粉涂在胶片上制成荧光屏时就可以把X射线产生的图像暂时贮存起来。这种荧光屏称为成像屏，是一种新型的Ｘ射线面积型积分检测器。利用聚焦的He-Ne激光束逐点扫描屏的表面，测量每点的PSL的强度，通过检出系统便能读出成像屏贮存的X射线图像。

成像屏比照像底片的性能优越得多：成像屏的荧光粉对X射线的吸收效率很高（对 CuK 射线接近 100％）；灵敏度高于X射线胶片60倍而背景约为其 1/300；成像屏整个面积的响应十分均匀；成像屏的线性动态范围为1:105，实际上没有计数速率的限制。如此高的动态范围使得可以在很短的时间内在一块成像屏上记录一张完整的X射线衍射图。成像屏的出现使X射线分析的各种照相方法焕发新的生机。

X射线电视有两种方法：1.将X射线用荧光板转换成微弱的可见光图像，通过光耦合由图像增强器倍增，然后用电视系统接收并把图像送到计算机处理；2.直接使用X射线摄像管。X射线电视的优点是能够进行X射线图像的直接连续观察、录像、远距离观察等。

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