[理學(xué)]x射線衍射-西安交通大學(xué)精品課件(已修改)
2025-03-05 12:50 本頁面
【正文】 Xi’an Jiaotong University 1 X射線衍射分析 Xi’an Jiaotong University 內(nèi) 容 一 二 三 四 五 ... ?... X射線的衍射儀 ... ?... X射線的衍射方向與強(qiáng)度 ... ?... X射線與物質(zhì)的相互作用 ... ?... X射線物理基礎(chǔ) 一 二 三 四 ... ?... 衍射譜的數(shù)據(jù)處理及物相標(biāo)定 五 ... ?.. 微晶粒尺寸及殘余應(yīng)力測定 六 Xi’an Jiaotong University 一、 X射線物理基礎(chǔ) （一） X 射線的發(fā)現(xiàn) 1895年 11月 8日，德 國 物理 學(xué) 家 倫 琴在 研 究 真 空管的高 壓 放 電時(shí) ，偶然 發(fā)現(xiàn)鍍 有 氰亞鉑 酸 鋇 的硬 紙 板 會(huì)發(fā)出 熒 光。 經(jīng) 仔 細(xì) 分析， 認(rèn)為這 是 真 空管中 發(fā) 出的一 種 射線 引起的。由于 當(dāng)時(shí)對這種 射 線 不了解，故 稱 之 為 X射 線 。后 來 也 稱倫 琴射 線 。 倫 琴 發(fā)現(xiàn) ，不同物 質(zhì)對 X射 線 的穿透能力是不同的。他用 X射 線 拍了一 張 其夫人手的照片。很快， X射 線發(fā)現(xiàn)僅 半年 時(shí)間 就 在 醫(yī)學(xué) 上得到了 應(yīng) 用。 1896年， 倫 琴 將 他的 發(fā)現(xiàn) 和初步的 研 究 結(jié) 果 發(fā) 表在英國 的 《 Nature》 雜 志上。 1910年， 諾貝 爾 獎(jiǎng) 第一次 頒發(fā) ，倫 琴因 X射 線 的 發(fā)現(xiàn) 而 獲 得第一 個(gè)諾貝 爾物理 學(xué)獎(jiǎng) 。 Xi’an Jiaotong University 一、 X射線物理基礎(chǔ) （二） X 射線的本質(zhì) 對 X射線本質(zhì)的爭論：粒子流？電磁波？ 認(rèn)為 X射線是物質(zhì)粒子流的科學(xué)家中有 W. H. 布拉格。 他的兒子 W. L. 布拉格 則對 X射線的波動(dòng)性進(jìn)行的研究，并給出了著名的布拉格方程。 2dsin? = n? 布喇格 . Xi’an Jiaotong University 物理 依托學(xué)科 究基地 一、 X射線物理基礎(chǔ) 對 X射線波動(dòng)性最完美的研究是德國物理學(xué)家勞厄（ Laue）。 1912年，勞厄是德國慕尼黑大學(xué)非正式聘請的教授。一天著名物理學(xué)家索末菲的一名研究生厄瓦耳向他請教關(guān)于光在晶體中散射的數(shù)學(xué)分析問題。在討論中勞厄想到了一個(gè)問題，就問厄瓦耳，如波長比晶體中原子的間距比小，會(huì)發(fā)生什么情形？厄瓦耳說，他的公式應(yīng)當(dāng)包括這種情形，并將公式抄了一份給勞厄。討論時(shí)，勞厄若有所思 …… Xi’an Jiaotong University 物理 依托學(xué)科 究基地 一、 X射線物理基礎(chǔ) 愛因期坦稱，勞厄的實(shí)驗(yàn)“ 物理學(xué)最美的實(shí)驗(yàn)”。它一箭雙雕地解決了 X射線的波動(dòng)性和晶體的結(jié)構(gòu)的周期性。 Xi’an Jiaotong University 物理 依托學(xué)科 究基地 一、 X射線物理基礎(chǔ) X射 線 波 長 范 圍 ： 100 或 10 硬 X射 線 ： 197。 晶體 結(jié)構(gòu) 分析 197。 金 屬 探 傷 197。 軟 X射 線 ： 10100 197。 主要用于 醫(yī)學(xué) Xi’an Jiaotong University 物理 依托學(xué)科 一、 X射線物理基礎(chǔ) （三） X射線的產(chǎn)生與 X射線管 Xi’an Jiaotong University 二、 X射線與物質(zhì)的相互作用 （一）相干散射和非相干散射 1）相干散射（經(jīng)典散射） 當(dāng)對 X射線與物質(zhì)原子中束縛較緊的電子作用時(shí)，無法使它們脫離所在的能級 ,但產(chǎn)生受迫振動(dòng)。每個(gè)受迫振動(dòng)的電子便成為一個(gè)新的電磁波源，向四周輻射與入射 X射線的頻率（波長）相同，電磁波。 A、 與 物 質(zhì) 原子中束 縛較緊 的 電 子作用。 B、散射波 隨 入射 X射 線 的方向改 變 了，但 頻 率（波 長 ）相同。 C、各散射波之 間 符合振 動(dòng) 方向相同、 頻 率相同、位相差恒定的干涉 條 件，可 產(chǎn) 生干涉作用。 相干散射是 X射 線 在晶體 產(chǎn) 生衍射的基 礎(chǔ) 。 Xi’an Jiaotong University 物理 依托學(xué)科 究基地 2）非相干散射（量子散射） 當(dāng) X射線與束縛較小的外層電子或自由電子作用時(shí)， X射線光子將一部分能量傳給電子，使之脫離原有的原子而成為反沖電子。同時(shí)光子本身也改變了傳播方向，發(fā)生散射，且能量減小，即散射 X射線的波長變長了。 A、 X射線作用于束縛較小的外層電子或自由電子。 B、散射 X射線的波長變長了。 散射 X射線波長的改變與傳播方向存在如下的關(guān)系： △ λ=(1cos2θ) 二、 X射線與物質(zhì)的相互作用 Xi’an Jiaotong University 物理 究基地 二、 X射線與物質(zhì)的相互作用 （二） X射線的吸收 光電效應(yīng)： 光電子發(fā)射 熒光效應(yīng) 俄歇電子 引起光電效
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