X射線的衍射課件

X射線的衍射

1895年倫琴(Roentgen)發(fā)現(xiàn)故稱為倫琴射線。波長(zhǎng)范圍：10?！?.01埃欲觀察其衍射現(xiàn)象則衍射線度應(yīng)與其波長(zhǎng)差不多晶體的晶格常數(shù)恰是這樣的線度一、X射線的獲得M.K.R?ntgen倫琴德國(guó)物理學(xué)家(1845-1923)倫琴是德國(guó)維爾茨堡大學(xué)校長(zhǎng)，第一屆諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。1895年他發(fā)現(xiàn)一種穿透力很強(qiáng)的一種射線。后來(lái)很快在醫(yī)學(xué)上得到應(yīng)用，也引起各方面重視。實(shí)驗(yàn)裝置抽真空容器，陰極K，陽(yáng)極A，也叫對(duì)陰極，由金屬(銅,鉬,鎢)制成，K、A間加高壓。工作過(guò)程：X射線是由陰極加發(fā)射出(熱)電子，經(jīng)高速電壓加速，獲得能量，運(yùn)動(dòng)速度很大，這種高速電子去撞擊陽(yáng)極A，而發(fā)射出X射線。X射線性質(zhì)：為不帶電的粒子流，由實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不受電場(chǎng)磁場(chǎng)的影響。本質(zhì)和光一樣。是波長(zhǎng)很短的電磁波。波長(zhǎng)：0.1～100埃A---K間加幾萬(wàn)伏高壓，加速陰極發(fā)射的熱電子。勞厄斑點(diǎn)

根據(jù)勞厄斑點(diǎn)的

晶體可看作三維晶體底片鉛屏X

射線管立體光柵掌握晶體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)分布可算出晶面間距勞厄M.von.Laue德國(guó)物理學(xué)家(1879-1960)倫琴夫人的手X照片戒指二、X射線的衍射為研究X射線的性質(zhì)，作X射線的衍射實(shí)驗(yàn)。但由于其波長(zhǎng)很短，用前面所講的衍射物__單縫，園孔，光柵都較大(a>>

)，觀察不到衍射現(xiàn)象。后來(lái)人們采用晶體。晶體內(nèi)原子按一定點(diǎn)陣排列得十分整齊，原子間距為幾個(gè)埃，將晶體當(dāng)作光柵常數(shù)很小的空間光柵。研究X射線的兩種方法：1、勞厄法

1912年勞厄利用天然晶體作衍射物，獲得X射線衍射圖，得到勞厄斑點(diǎn)，是X射線透過(guò)晶體的衍射。通過(guò)勞厄斑點(diǎn)分析可了解晶體結(jié)構(gòu)。2、布喇格法是1913年英國(guó)的布喇格父子提出，輿此同時(shí)蘇聯(lián)的烏布利也作了類似的研究，也稱為烏布利－布喇格方法。布喇格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)第4章結(jié)束研究X射線在晶體中的原子上發(fā)生散射時(shí)的衍射圖樣。晶體結(jié)構(gòu)為點(diǎn)陣排列，是由一系列的原子層構(gòu)成。當(dāng)X射線射至晶體原子上時(shí)，每個(gè)原子成為新的子波波源，向外發(fā)出子波__散射光。不僅表面層的原子有散射，內(nèi)層原子也有散射波，這些散射波相遇，產(chǎn)生疊加__干涉。散射波產(chǎn)生的散射效應(yīng)有兩部分：表面層和內(nèi)層。3、表面層的散射如圖,入射線的入射角

，散射波沿各個(gè)方向都有，現(xiàn)取沿

方向,

是散射角。原子間距討論1,2光束入射時(shí),兩相鄰光程差散射時(shí)兩相鄰光程差散射后相遇的總光程差加強(qiáng)干涉為最強(qiáng)處，即入射角和散射角相等的方向上干涉最強(qiáng)，即表示各原子層散射射線中滿足反射定律的散射射線相遇，干涉最強(qiáng)。4、晶體內(nèi)層反射X射線射至晶體內(nèi)部,原子層間散射的X射線相遇也產(chǎn)生干涉討論表面層符合反射定律的那些散射線在層間散射后相遇的情況如圖加強(qiáng)d為原子層間距，稱為晶格常數(shù)。上式即為著名的布喇格公式。三、X散射的應(yīng)用

dd

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2dsin

12d

X射線在晶體上的衍射

四、實(shí)際觀察X射線衍射的作法

1.勞厄法：使用

連續(xù)的X射線照射晶體，得到所有晶面族反射的主極大。每個(gè)主極大對(duì)應(yīng)一個(gè)亮斑(勞厄斑)。此法可定晶軸方向。

勞厄相德拜相

X射線的衍射圖樣

2.粉末法：用確定

的X射線入射到多晶粉末上。大量無(wú)規(guī)的晶面