【正文】 The discovery of Xray is very significant in human history, because it has opened up a new path for natural paper focuses on the research of the application of XRay in the material39。它的波長比可見光的波長更短（約在 ，醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的 X射線波長約在 ），它的光子能量比可見光的光子能量大幾萬至幾十萬倍 。為了遮擋高壓放電時(shí)的光線（一種弧光）外匯，在玻璃管外面套上一層黑色紙板。 當(dāng)時(shí)倫琴認(rèn)定：這是一種人眼看不見、但能穿透物體的射線。后人為紀(jì)念倫琴的這一偉大發(fā)現(xiàn)，又把它命名為倫琴射線。因此， X 射線除具有可見光的一般性質(zhì)外，還具有自身的特性。 X 射線能穿透一般可見光所不能透過的物質(zhì)。利用差別吸收這種性質(zhì)可以把密度不同的骨骼、肌肉、脂肪等軟組織區(qū)分開來。在固體和液體中，電離后的正、負(fù)離子將很快復(fù)合，不易收集。 熒光作用 由于 X 射線波長很短，因此是不可見的。這種作用是 X 射線應(yīng)用于透視的基礎(chǔ)。 5．干涉、衍射、反射、折射作用 這些作用與可見光一樣。膠片感光的強(qiáng)弱與 X 射線量成正比。不同的生物細(xì)胞，對(duì) X 射線有不同的敏感度。 由于 X 射線具有如上種種特性，因而在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域，獲得了廣泛的應(yīng)用。由此可見，產(chǎn)生 X 射線必須具備三個(gè)基本條件： 電子源 能根據(jù)需要隨時(shí)提供足夠數(shù)量的電子。它是由陰極、陽極、靶面、玻璃殼等部分組成（如圖 31）。它是根據(jù)靶原子的三個(gè)性質(zhì)（核電場(chǎng)、軌道電子的結(jié)合能、原子處于最低能態(tài)）的需要來產(chǎn)生的。由于原子總要保持最低能態(tài)的特性，相互作用過后，受激發(fā) 的 電子迅速回到它們的正常狀態(tài)，即產(chǎn)生躍遷，并輻射出紅外線（熱能）。 （ 圖 33） 表示在轟擊電子并與靶原子的外圍電子相互作用后把大部分動(dòng)能都變成熱能，這些相互作用主要是激發(fā)而不是電離， ‖e‖—表示被激發(fā)的電子 。 當(dāng)高速電子流轟擊陽極靶時(shí)，可以將陽極 靶原子內(nèi)層的某些電子從其所在的電子殼層擊出，轉(zhuǎn)移到能量較高的外部殼層上，或擊出原子系統(tǒng)之外而使原子電離。處于激發(fā)態(tài)的原子，因其能量高于基態(tài)處于不穩(wěn)態(tài)，必然要向穩(wěn)定的基態(tài)轉(zhuǎn)化，即由較外層的電子躍入內(nèi)層以填補(bǔ)空位，使原子系統(tǒng)的總能量重新降低而趨于穩(wěn)定。轟擊 電子時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電磁能并以 X 射線光子的形式被放射出來，這種 X 射線稱為阻止 X 射線（亦稱軔致 X 射線）。 當(dāng)轟擊電子受原子核的影響很小時(shí)，產(chǎn)生低能量 X 射線光子；每當(dāng)轟擊電子一次若把全部能量都失去時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)最大能量的 X 射線光子。 當(dāng)每兩個(gè)相鄰波源在某一方向的光程差 (△ )等于波長 λ的整數(shù)倍時(shí)，它們的波峰與波峰將互相疊加而得到最大限度的加強(qiáng)，這 種波的加強(qiáng)叫做衍射，相應(yīng)的方向叫做衍射方向，在衍射方向前進(jìn)的波叫做衍射波 。 晶體結(jié)構(gòu) =點(diǎn)陣 +結(jié)構(gòu)基元，點(diǎn)陣又包括直線點(diǎn)陣，平面點(diǎn)陣和空間點(diǎn)陣．空間點(diǎn)陣可以看成是互不平行的三組直線點(diǎn)陣的組合，也可以看作是由互相平行且間距相等的一系 列平面點(diǎn)陣所組成 。 2等 ， h、 k、 l是發(fā)生衍射的晶面 因子（圖 41）。 當(dāng) X射線以掠角 θ(入射角的余角 )入射到某一點(diǎn)陣平面間距為 d的原子面上時(shí) ， 在符合上式的條件下，將在反射方向上得到因疊加而加強(qiáng)的衍射線。這便是 X射線結(jié)構(gòu)分析中的粉末法或德拜 謝樂 (Debye— Scherrer)法的理論基礎(chǔ)。 已知一個(gè)晶胞的衍射強(qiáng)度（ HKL晶面）為： eHKLHKL IFI ?? 2 若亞晶塊的體積為 VC，晶胞體積為 V胞，則： 胞VVN c? 這 N個(gè)晶胞的 HKL晶面衍射的疊加強(qiáng)度為： 22 HKLce FVVI ?????????胞 考慮到實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)與之的差別，乘以一個(gè)因子：?? 2sin13 ?cV 最后得到 232s in 1 H K Lce FVVVII ???? 胞晶粒 ?? (3) 晶體 X射線衍射實(shí)驗(yàn)的成功，一方面揭示了 X射線的本質(zhì)，說明它和普通光 波一樣，都是一種電磁波，只是它的波長較短而已 。 X射線衍射物相分析方法在材料科學(xué)領(lǐng)域及其它領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 從圖 42可以看出 ， 平行晶面 2與 1之間 ， 入射和反射 X 射線的光程差為 DB +BF 圖 42 晶體對(duì) X 射線的衍射 12 = 2dsinθ， 根據(jù)衍射條件 ， 只有當(dāng)光程差為波長的整數(shù)倍時(shí) ， 衍射光才能相互加強(qiáng) ，即 2dsinθ=nλ， 其中 d為晶面間距 (也稱為晶格常數(shù) ) ， θ為衍射角 ， n為衍射級(jí)數(shù) ， 這就是布拉格方程。不同物相混合在一起時(shí) ， 它們各自的衍射數(shù)據(jù)將同時(shí)出現(xiàn) ， 互不干擾地疊加在一起 ， 因此 ， 可根據(jù)各自的衍射數(shù)據(jù)來鑒定各種不同的物相。 X 射線產(chǎn)生機(jī)理及其衍射技術(shù)在材料分析中的應(yīng)用 13 5 X 射線衍射技術(shù)在材料分析中的應(yīng)用 由 X射線衍射原理可知， 物質(zhì)的 X射線衍射花樣與物質(zhì)內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。同時(shí)，根據(jù) X射線衍射試驗(yàn)還可以進(jìn)行結(jié)晶物質(zhì)的定量 定性 分析、晶粒大小的測(cè)量和晶粒的取向分析。在研究性能和各相含量的關(guān)系和檢查材料的成分配比及隨后的處理規(guī)程是否合理等方面都得到廣泛應(yīng)用。內(nèi)標(biāo)法、絕熱法和增量法等都需要在待測(cè)樣品中加人參考標(biāo)相并繪制工作曲線，如果樣品含有的物相較多、譜線復(fù)雜，再加入?yún)⒖紭?biāo)相時(shí)會(huì)進(jìn)一步增加譜線的重疊機(jī)會(huì) ，從而給定量分析帶來困難 。根據(jù)衍射強(qiáng)度理論， 物質(zhì)中某相的衍射強(qiáng)度 iI 與其質(zhì)量百分?jǐn)?shù) iX 成如下關(guān)系 [6] miii UXKI /? 其中， iI 為由實(shí)驗(yàn)條件和待測(cè)相而共同決定的常數(shù)； iX 為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)； mU 為待測(cè)樣品的平均質(zhì)量吸收系數(shù)，與 iX 有關(guān)。 X 射線衍射法定性分析一種未知催化劑中晶體化合物 當(dāng) X射線波長 λ與晶體晶面 間距 d值大致相當(dāng)時(shí)就可以產(chǎn)生衍射。單質(zhì)或化合物結(jié)晶態(tài)物相可依據(jù)衍射花樣鑒定。 測(cè)定了未知催化劑樣品 ， 其粉末衍射花樣見圖 51。、 176。檢索 ICDD 粉末衍射數(shù)據(jù)庫 ， 發(fā)現(xiàn)這 4個(gè)峰與勃姆石 γAlO(O H) 相似 ， 其他晶體衍射強(qiáng)峰與 ZSM 23粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)摸擬中的衍射峰相匹配。局部衍射花樣兩個(gè)較弱衍射峰 ，與 Al2O3所有晶體的粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì) ， 并與催化劑制備中常用的γAl2O3載體的樣品粉末衍射花樣比較發(fā)現(xiàn)其為 γAl2O3 載體 2個(gè)寬化特征衍射峰 ， 但含量較少。 準(zhǔn)粉末衍射數(shù)據(jù)一致 ， 證明 ZSM 23 鑒定結(jié)果也是準(zhǔn)確的。薄膜就是一種典型的低維材料。 由于厚度會(huì)產(chǎn)生三種效應(yīng)：衍射強(qiáng)度隨厚度而變， 膜愈薄散射體積愈??；散射將顯示干涉條紋，條紋的周期與層厚度有關(guān)；衍射線隨著膜厚度降低而寬化，因此可從衍射強(qiáng)度、線形分析和干涉條紋來實(shí)現(xiàn)薄膜厚度的測(cè)定 。 由于納米多層膜的成分調(diào)制周期遠(yuǎn)大于晶體材料的晶面間距，其衍射峰產(chǎn)生于小角度區(qū)間 。 . 18 6 X 射線的防護(hù) 人類的經(jīng)驗(yàn)證明， X 射線的應(yīng)用可以給人類帶來巨大的利益，但如果使用不當(dāng)或不注意防護(hù)也可以造成一定的危害。輻射損傷的發(fā)病機(jī)理和其他疾病一樣，致病因子作用于機(jī)體之后，除引起分子水平、細(xì)胞水平的變化以外，還可產(chǎn)生一系列的繼發(fā)作用，最終導(dǎo)致器官水平的障礙甚至整體水平的變化，在臨床上便可出現(xiàn)輻射損傷的體征和癥狀。輻射能使大量細(xì)胞或組織受到破壞即可導(dǎo)致非隨機(jī)性 效應(yīng)。 X 射線工作者在進(jìn)行X 射線檢查時(shí)，要做好暗適應(yīng)，盡量縮短照射時(shí)間，拍片時(shí)要優(yōu)選投照條件，不出廢片，在進(jìn)行 X 射線治療時(shí)，操作要熟練、迅速、準(zhǔn)確等。所以，當(dāng) X 射線機(jī)在工作時(shí)，應(yīng)使一切人員（除被檢者外）盡量遠(yuǎn)離 X 射線源。 屏 蔽就是在 X 射線源與人員之間放置一種能有效吸收 X 射線的屏蔽物，從而減弱或消除 X 射線對(duì)人體的危害，如 X 射線機(jī)熒光屏內(nèi)的鉛玻璃、 X 射線機(jī)房墻壁、輻射科醫(yī)生使用的鉛橡皮手套、鉛橡皮圍裙、鉛玻璃眼鏡、鉛防護(hù)椅等防護(hù)用品，以及隔離透視、隔室照像等防護(hù)措施。 X射線衍射技術(shù)已經(jīng)成為人們研究材料尤其是晶體材料最方便、最重要的手段。