射线衍射原理12节PPT课件.pptVIP

材料结构分析方法;现代材料分析方法;《现代材料分析方法》张锐编著郑州大学化学工业出版社;Properties;Properties;课程内容; X-射线的发现：1895年德国物理学家伦琴（R?ntgen W C）)在研究阴极射线时发现了一种新的射线，这种射线能够使胶片曝光并使铂氰化钡粉末发出荧光。他把这种尚不清楚的射线称之为X-射线。后人为纪念他也称此射线为伦琴射线。 ;X-射线的产生：高速运动的电子与物质碰撞时被突然减速或停止运动，其大部分动能（~99%）转变为热能使物体升温，而一小部分动能（~1%）则转变为光能以X射线形式向外界释放。;1912年，劳厄(Max von Laue)、弗里德里希(Fdededch W)与克尼平（Knipping）所做的实验演示了X射线通过晶体所产生的衍射花样，可以说是一箭双雕，既证实了X射线具有波动性，又验证了晶体具有周期性。对科学的发展产生了不可估量的影响。;1885年巴耳麦(J. Balmer)对氢原子在可见光区的十四条谱线总结出了巴耳麦经验公式 1895年德国物理学家伦琴(W. C. R?ntgen)发现了X射线，初步研究了其性质。他于1901年成为了世界上第一位诺贝尔奖获得者 1900年德国物理学家普朗克(M. Planck)提出振子能量有不连续性的“能量子”概念，成功地解释了黑体辐射中能量密度随频率变化的规律 1905年爱因斯坦(A. Einstein)提出“光子说”主张光子兼有粒子性，成功地解释了光 电效应的实验规律 1906年汤姆逊(J. J. Thomson)因证实电子是粒子诺贝尔物理奖 1911年卢琴福(E. Rutherford)提出原子结构的有核模型 1910~1912年劳厄(M. Von Laue)在其研究生夫里德里克(W. Friedrich)及尼平(P. Knipping)的协助下完成了五水硫酸铜单晶对X射线的衍射实验，一箭双雕的证明了X射线的波动性本质及晶体结构排列的周期性质。1914年劳厄师生获得了诺贝尔奖 1912年英国物理学家布拉格(W. H. Bragg)发现了X射线的特征谱线，后经莫塞莱(H. G. Moseley)系统化 1913年布拉格（W. L. Bragg)用比劳厄更简单的公式表达了X射线在晶体中产生衍射的必要条件（布拉格方程）。1915年布拉格父子获得了诺贝尔奖 1913年丹麦物理学家玻尔(N. Bohr)提出原子中电子运动的“定态”概念及“玻尔频率规律”，成功的解释了氢原子光谱的经验公式（巴耳麦经验公式） 1921年???国物理学家厄瓦尔多将倒易点阵的概念引入了X射线衍射领域 1923法国物理学家德布罗意(L. de Broglie)提出电子等微观质点的运动兼有波动性的假说（物质波） 1927年汤姆逊(G. P. Thomson)的电子衍射实验证实了电子具有波动性（德布罗意的假说），并因此获得了1937年的诺贝尔物理奖 1985年赫普特曼(H. Hauptman)及科尔勒(J. Karle)因发展了X射线分析的“直接法”获得了诺贝尔奖;2. X-射线的本质;X-射线的其它性质：具有很强的穿透物质的能力， X-射线穿过物质时可被偏振化，可被吸收而使其强度衰减；经过电场和磁场时不发生偏转；能使空气和其它气体电离；能激发荧光效应，使照像底片感光；能杀死生物细胞与组织。 ;X-射线强度I随波长λ变化的关系曲线。实验发现：X-射线管发射出的X射线分为连续X射线谱（continuous spectrum）和标识X射线谱（characteristic spectrum）两类。;3.1 连续X射线谱 实验方法简述：对钨靶X射线管，保持管电流（i）不变，在20~50KV范围内改变管电压（V）。记录不同管电压下X射线强度（I）随波长（λ）的变化规律。 实验结果特征： （1）I随λ连续变化，即I（λ）曲线是连续谱 （2）一定V值时， I（λ）曲线有一个波长最小的位置，即短波限（λ0 ）；每条曲线在λmax 处有一个强度最大值（Imax）。 （3）V↑， I↑；λm ↓；λ0↓ （4）V不变，i ↑时，I↑；λm 及λ0不变;实验结果解释： （1）连续谱的形成：X-射线管中高速运动的电子与阳极靶碰撞突然减速，产生极大的负加速度，电子周围的电磁场将发生急剧变化，因此向外辐射出电磁波，即X-射线。由于大量电子轰击阳极靶的时间和条件不完全相同，辐射出的电磁波具有各种不同的波长，因此形成了连续谱。 （2）短波限的出现：能量为eV的电子与阳极靶碰撞产生光子，因此光子的能量应小于或最多等于电子的能量。因此光子能量有其频率上限（νmax）或波长下限（短波限λ0 ）。 式中：e — 电子电荷，4.803×10-10 静电单位，1.602×10-19 库仑 这