现代材料测试技术(陶文宏)-第一章-x射线衍射分析.ppt

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1、第一章X射线衍射分析技术X射线的发现X射线物理学基础X射线衍射原理X射线衍射方法X射线衍射仪X射线物相分析1.1X射线的发现X射线又名伦琴射线，是德国物理学家:RÖntgenWilhelmConrad(1845.03.27-1923.2.10)于1895年发现的。伦琴于1895年12月28日向德国维尔茨堡物理学医学学会递交了一篇轰动世界的论文：《一种新的射线--初步报告》1901年RÖntgen获首届诺贝尔物理学奖。X射线的发现X射线的产生老式X射线管X射线管伦琴拍下夫人的手的X射线图发现：18

2、95年11月5日，德国物理学家伦琴在研究阴极射线时发现。确定：1912年，德国物理学家劳厄等人发现了X射线在胆矾晶体中的衍射现象，一方面确认了X射线是一种电磁波，另一方面又为X射线研究晶体材料开辟了道路。最早的应用：1912年，英国物理学家布拉格父子首次利用X射线衍射方法测定了NaCl晶体的结构，开创了X射线晶体结构分析的历史。与X射线及晶体衍射有关诺贝尔奖获得者年份学科得奖者内容1901物理伦琴WilhelmConralRontgenX射线的发现1914物理劳埃MaxvonLaue胆矾晶体的X

3、射线衍射亨利.布拉格HenryBragg劳伦斯.布拉格LawrenceBragg.1917物理巴克拉CharlesGloverBarkla元素的特征X射线1924物理卡尔.西格班KarlManneGeorgSiegbahnX射线光谱学戴维森ClintonJosephDavisson汤姆孙GeorgePagetThomson1954化学鲍林LinusCarlPanling化学键的本质肯德鲁JohnCharlesKendrew帕鲁兹MaxFerdinandPerutz1962生理医学FrancisH

4、.C.Crick、JAMESd.Watson、Mauriceh.f.Wilkins脱氧核糖核酸DNA测定1964化学DorothyCrowfootHodgkin青霉素、B12生物晶体测定霍普特曼HerbertHauptman卡尔JeromeKarle鲁斯卡E.Ruska电子显微镜宾尼希G.Binnig扫描隧道显微镜罗雷尔H.Rohrer布罗克豪斯B.N.Brockhouse中子谱学沙尔C.G.Shull中子衍射直接法解析结构1915物理NaCl晶体结构的X射线分析1937物理电子衍射1986物理

5、1994物理1962化学蛋白质的结构测定1985化学X射线在近代科学和工艺上的应用主要有以下三个方面：1.X射线透视技术2.X射线光谱技术3.X射线衍射技术X射线物相分析法：利用X射线通过晶体时会发生衍射效应这一特性来确定结晶物质的物相的方法，称为~。1924年，建立了该分析方法。目前，X射线物相分析法作为鉴别物相的一种有效的手段，已在地质、建材、土壤、冶金、石油、化工、高分子、药物、纺织、食品等许多领域中得到了广泛的应用。X射线应用X射线检验X射线拍花卉X射线安检仪对照图X射线透视1.1X射线

6、物理学基础1.1.1X射线的本质X射线从本质上说，和无线电波、可见光、射线一样，也是一种电磁波，其波长范围在0.01—100Å之间，介于紫外线和射线之间，但没有明显的界限。１０－１５１０－１０１０－５１００１０５１Å１nm１μm１mm１cm１m１km波长（ｍ）Ｘ射线可见光微波无线电波UVIRγ射线与可见光相比：本质上都是横向电磁辐射，有共同的理论基础穿透能力强，一般条件下不能被反射，几乎完全不发生折射——X射线的粒子性比可见光显著的多X射线的波粒二象性波动性：（波）以一定的频率ν和波长λ在空

7、间传播；具有干涉、衍射、偏振等现象。微粒性：（光子流）具有一定的质量m、能量E和动量p，在与电子、质子、中子间相互作用时，表现出粒子的特征。X射线的波粒两重性ν、λ与E、p之间也有如下的关系:E=hν=hc/λP=h/λ式中，h---Planck常数，等于6.63×10-34J·s；c---X射线的速度，等于2.998×1010cm/s。X射线波长范围为:0.001～10nm做晶体结构分析用的X射线的波长为:0.05～0.25nmX射线的性质（1）穿透性（2）感光作用（3）电离作用（4）荧光作用

8、（5）生物效应1.1X射线物理学基础1.1.2X射线的产生X射线的产生条件能够提供足够供衍射实验使用的X射线，目前都是以阴极射线（即高速度的电子流轰击金属靶）的方式获得的，所以要获得X射线必须具备如下四个条件：(1)产生自由电子的电子源，加热钨丝发射热电子(2)设置自由电子撞击的靶子，如阳极靶，用以产生X射线(3)施加在阴极和阳极间的高电压，用以加速自由电子朝阳极靶方向加速运动，如高压发生器。(4)将阴阳极封闭在小于133.310-6Pa的高真空中，保持两极纯洁，促使加速电子无阻挡地撞击到阳极