第一章X射线及晶体衍射.pptVIP

K系标识X射线： 对于从L，M，N… 壳层中的电子跃入K壳层空位时所释放的X射线，分别称之为K? 、 K? 、 K?…谱线，共同构成K系标识X射线。 原子中同一壳层上的电子并不处于同一能量状态，而分属于若干个亚能级。如L层的8个电子分属于LⅠ、LⅡ、LⅢ三个亚能级；M层的18个电子分属于五个亚能级。亚能级间的能量有微小的差别，因此，电子从同层不同亚能级向同一内层能级跃迁，辐射的特征谱线波长，必然有微小的能量差。如： K?1， K?2 3.X射线的衰减 （1）.衰减规律：设入射X射线强度为I0，透过厚度为d的物质后强度为I，I＜ I0,在被照射的物质中取一深度为X处的小厚度元dX，照到此小厚度元上的X射线强度为Ix，透过此厚度元的X射线强度为Ix十dx. ＝ 式中|Fs|为晶体点阵中各结点的结构振幅，|FS| 为晶胞的结构振幅。由上式可知，|Fs|2=0 或|Fl|2=0均可使|F(hkl)|2=0，从而使上式晶体衍射线强度I为零，这种满足布喇格方程条件但衍射线强度为零的现象称之为消光。 晶体所属的点阵类型不同，使|Fl|2=0的h、k、l指数规律不同。点阵相同，结构不同的晶体，|Fl|2=0的指数规律相同，但|Fs|2=0的指数规律不同，所以， 称|Fs|2=0的条件为点阵消光条件 |F(hkl)|2=0的条件为结构消光条件 例题： 面心晶胞结构因子的计算 面心晶胞包括4个结点，其坐标为000， 1/2 1/2 0， 1/2 0 1/2 ， 0 1 /2 1/2 ，于是有： 所以，属于面心立方点阵的晶体，不会出现三个指数奇偶混杂的衍射线。 h，k，l全奇或全偶 h，k，l奇偶混杂 ２）.角因子 ，而θ角为衍射线的布喇格角，而 又单独称为洛伦兹因数。 定性地说，衍射峰的峰高随角度增加而降低；衍射峰的宽度随衍射角增加而变宽。 ３） 吸收因子 A(θ) = , ? 为线吸收系数。 试样对x射线的吸收作用将造成衍射强度的衰减，因此要进行吸收校正。 ４） e-2M为温度因子 由于温度的作用，晶体中原子并非处于理想的晶体点阵位置静止不动，而是在晶体点阵附近作热振动。温度越高，原子偏离平衡位置的振幅也愈大。这样，原子热振动导致原子散射波附加位相差，使得在某一衍射方向上衍射强度减弱。因此，在衍射强度公式中又引人了一项小于1的因子，即温度因子。温度因子和吸收因子的值随角变化的趋势是相反的。对θ角相差较小的衍射线，这两个因子的作用大致可以相互抵消。因此，进行相对强度计算时可将它们略去不计，从而简化计算。 * 第一章 X射线及晶体衍射衍射分析 1.1 X射线的物理基础 1. X射线的产生及X射线管 X射线管 104 ~105 V + - 2. X射线谱 ① . 连续X射线谱 各管电压下W的连续谱 ②特征X射线 Mo靶X光管发出X光谱强度（35kV时） 原子结构壳层理论 高能电子撞击阳极靶时，会将阳极物质原子中K层电子撞出电子壳层，在K壳层中形成空位，原子系统能量升高，使体系处于不稳定的激发态，按能量最低原理，L、M、N一层中的电子会跃人K层的空位，为保持体系能量平衡，在跃迁的同时，这些电子会将多余的能量以X射线光量子的形式释放。 ?l为线吸收系数（cm-1)，与入射X射线束的波长及被照射物质的元素组成和状态有关。 x=0，I=I0 则强度的改变为： ：线吸收系数 X射线通过整个物质厚度的衰减规律： I/I0 = exp(-?l ? x) 式中I/I0称为X射线穿透系数， I/I0 ＜1。 I/I0愈小,表示x射线被衰减的程度愈大。 线吸收系数： 就是当X 射线透过单位长度（1cm）物质时强度衰减的程度, 值愈大，则强度衰减愈快。 质量吸收系数 ?m：是单位质量物质（单位截面的1g物质）对X射线的衰减程度，其值的大小与温度、压力等物质状态参数无关，但与X射线波长及被照射物质的原子序数有关。 ?m = ?l /? ?为被照射物质的密度 （2）.质量吸收系数具有加和性： 其中: 计算CuO对MoKα, λ =0.711埃的质量吸收系数. 查表知: Cu及O的原子量分别为63.54及16, 故 CuO中Cu的质量分数为63.54/(63.54+16)=0.8; O的质量分数为16/(63.54+16)=0.2; 因此: （3）.吸收与波长及原子序数的关系 元素的质量系数?m是所用辐射波长及元素的原子序数的函数。 Z 为元素的原子序数 衍射现象 q q Bragg的