X射线的吸收、衍射.docVIP

X射线的吸收及在晶体中的衍射 一、X射线的吸收与吸收体物质和厚度关系 X射线穿过物质之后，由于X射线同物质相互作用时经历各种复杂的物理、化学过程，从而引起各种效应转化了入射线的部分能量，强度会衰减。 如图1所示： 假设入射线的强度为R0，通过厚度dX的吸收体后，由于在吸收体内同物质相互作用，强度必然会减少，减少量dR显然正比于吸收体的厚度dX，也正比于束流的强度R，若定义μ为X射线通过单位厚度时被吸收的比率，则有： （1.1） （1.2）则得： （1.3） （1.4）光波经过狭缝将产生衍射现象，为此，狭缝的大小必须与光波的波长同数量级或更小。对 X射线，由于它的波长在0.2nm的数量级，要造出相应大小的狭缝以观察X射线的衍射，就相当困难，冯·劳厄首先建议用晶体这个天然的光栅来研究 X射线的衍射，因为晶格正好与X射线的波长同数量级。图2显示的是NaCl晶体中氯离子与钠离子的排列结构。 现在讨论X射线打在这样晶格上所产生的结果。 图3 由图3（a）角时，假定晶面就是镜面（即布拉格面，入射角与出射角相等），那么才容易看出，图中两条射线 1和 2的光程差是，即。当它为波长的整数倍时（假定入射光为单色的，只有一种波长）， n ＝1，2，… （2．l） 在方向射出的X射线即得到衍射加强， 2.l式就是X射线在晶体中的衍射公式，称之为布拉格公式。在上述假定下d是晶格之间距离，也是相邻两布拉格面之间的距离。λ是入射X射线的波长，是入射角（注意此入射角是入射X射线与布拉格面之间的夹角）和反射角。n是一个整数，为衍射级次。 2.1式表明，当一定波长λ的X射线射在晶面间距为d的晶面族上时，掠射角必须满足布拉格公式，才能产生衍射线，各个晶面的反射线才相互加强，如果以任意的掠射角入射在晶面间距为d的晶面族上，则只有某种X射线其波长λ满足2.1式才能产生衍射线．至于衍射线的方向，无论上述那种情况，都是原射线在晶面上反射的方向。 根据布拉格公式，即可以利用已知的晶体(d已知）通过测定角来研究未知X射线的波长，也可以利用己知X射线（λ已知）来测量未知晶体的晶面间距。 图3—（a）表示的是一组晶面，但事实上，晶格中的原子可以构成很多组方向不同的平行面来说，d是不相同的，而且从图3－（b）中可以清楚的看出，在不同的平行面上，原子数的密度也不一样，故测得的反射线的强度就有差异。 本实验的目的是在学会识别立方晶系及其点阵类型的基础上精确测定单晶体点阵常数。本实验采用衍射仪法利用布拉格公式测定晶体点阵常数。 1 * a0 d * * d d” d’ （b）晶体中不同方向的平行面 * * x R0 R=R0e- μx 图1 X射线的吸收 * * d 1 2 入射线 反射线 θ θ dsinθ C D dsinθ A θ θ 布拉格面 （a） 布拉格公式的推导 ｛ ｛ *