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第2章 X射线物理学基础;X射线衍射学; 1912年德国物理学家劳厄发现了X射线在晶体上的衍射现象、从而证实X射线是光的一种，具有波动性；同时又证实了晶体结构的周期性。同年，英国物理学家布拉格父子用X射线衍射方法测定了NaCl晶体的结构，开创了晶体结构分析的历史。此后，用X射线衍射方法确定了数万种无机和有机晶体结构。除此之外，还提供了其它方面的应用。 ; X射线衍射(XRD)是所有物质，包括从流体、粉末到完整晶体，重要的无损分析工具。 对材料学、物理学、化学、地质、环境、纳米材料、生物等领域来说，X射线衍射仪都是物质结构表征，以性能为导向研制与开发新材料， 宏观表象转移至微观认识，建立新理论和质量控制不可缺少的方法。;物相分析 (物相鉴定与定量相分析) 晶体学分析（晶粒大小、指标化、点阵参数测定、解析结构等） 薄膜分析 (薄膜的厚度、密度、表面与界面粗糙度以及测定单晶外延膜结构特征) 织构分析、残余应力分析 不同温度下结构变化的原位动态分析;多晶的X射线衍射;第2章 X射线物理学基础;§2-1 X射线的本质; 高能辐射区 γ射线 能量最高，来自于核能级跃迁 χ射线 来自内层电子能级的跃迁 光学光谱区 紫外光 来自原子和分子外层电子能级的跃迁 可见光 红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁 波谱区 微波 来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁 无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁;X射线的波长;X射线的波粒两相性;X射线强度的描述;电磁波的特性;x一定时，E随X射线传播时间t的变化;§2-2 X射线的产生;陶瓷X射线管的构造图;X光管工作情形;X射线管的组成（三部分）;X射线管;产生X射线具备的三个基本条件：;§2-3 X射线谱;试验结果可知： 管电压越高，X射线强度越大，强度峰值向短波端移动。 各种管电压下的连续谱都有一个最短波长值（短波限）λ0, 通常峰值在1.5λ0处。 ;短波限λo与管电压的关系;二.特征X射线;特征X射线谱;特征X射线谱的产生;对于原子序数为Z的物质来说，原子各能级所具有的???量是固有的，所以 便是固有值，λ 也随之固定。这就是特征X射线波长为一定值的原因。原子处于激发态后，外层电子便争相向内层跃迁，同时辐射X射线。;定义： K层电子被击出的过程叫K系激发。电子向K层跃迁引起的辐射叫K系辐射。 L层电子被击出的过程叫L系激发。电子向L层跃迁引起的辐射叫L系辐射。 M层电子被击出的过程叫M系激发。电子向M层跃迁引起的辐射叫M系辐射。;电子跃迁的能级数目;;Kα线比Kβ线波长长而强度高的原因;Kα双线形成的原因;2;莫塞莱定律; 公式表明：只要是同种原子，不论它所处的物理状态和化学状态如何，它发出的特征X射线均具有相同波长。;§2-4 X射线与物质的相互作用;一. X射线的散射;2. 非相干散射（Comptom 散射、Comptom-吴有训效应）;二.X射线的吸收;强度为I0的入射X射线通过厚度为t的物质后强度改变为; 吸收系数与X射线波长的关系;吸收系数与原子序数Z的关系;2. 二次特征辐射; 当原子的内层电子被击出后，外层电子向内层跃迁时多余能量把身边的电子击出，这个被击出的电子叫俄歇电子。 俄歇电子的能量是原子序数的单值函数，是一种元素的固有特征。它的大小只取决于该物质的原子能级结构。 俄歇电子是由表层（2，3个原子层）发射出来的。所以俄歇谱仪做表面成分分析。 ;光电效应与俄歇效应;三. 吸收限的应用;滤色片的选择;铜靶辐射在通过镍滤色片前后的强度比较;几种阳极靶的波长及滤波片;2.阳极靶的选择;§2-5 X射线的防护;第2章 X射线物理学基础思考题;;