x射线衍射分析

《x射线衍射分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章X射线衍射分析伦琴夫人的手X照片戒指NaCl晶体的三维空间点阵X射线的应用第一章X射线衍射分析1.1X射线对晶体的衍射1X射线的产生；2X射线的本质3Bragg方程思考题（1）布拉格方程的导出（2）布喇格方程应用{1X射线的产生性质（Properties）：具有很强的穿透能力，能使照片感光，空气电离。阴级阳级+-劳厄斑LauespotsX射线X--ray晶体crystal劳厄斑Lauespots晶体的三维光栅Three-dimensional“diffractiongrating”2X射线的本质1914年获诺贝尔物理学奖由此，X射线被证

2、实是一种频率很高（波长很短）的电磁波。X射线的本质是电磁辐射，与可见光完全相同，仅是波长短而已，因此具有波粒二像性。(1)波动性;(2)粒子性。X-radiationMicrowavesg-radiationUVIRRadiowaves10-610-311031061091012Wavelength(nm)可见光微波无线电波在电磁波谱中，X射线的波长范围约为0.005nm到10nm，相当于可见光波长的10万分之一到50分之一。1915年布喇格父子获诺贝尔物理学奖，小布喇格当年25岁，是历届诺贝尔奖最年轻的得主。1912年，英国物理学家布喇格父

3、子提出X射线在晶体上衍射的一种简明的理论解释----布喇格定律，又称布喇格条件。3布喇格方程X射线原子或离子中的电子——受迫振动。振动着的电子成为次生X射线的波源，向外辐射与入射X射线同频率的电磁波，称为散射波。▲同一晶面上各个格点之间的干涉—点间干涉。▲不同晶面之间的干涉—面间干涉。分两步讨论：（1）.布喇格方程的导出入射角掠射角镜面反射方向平面法线入射X射线任一平面上的点阵（1）.布喇格方程的导出▲同一晶面上各个格点之间的干涉—点间干涉。任一平面上的点阵入射X射线平面法线镜面反射方向ZXY用图示法作简易证明AABBCCCD光程相等即光程差

4、为零干涉得最大光强＝CC’-AD＝AC’cosθ-AC’cosθ=0CC’=ADAA’=BB’面1面2面3…作截面分析▲不同晶面之间的干涉—面间干涉。ADa’b’CB相长干涉得亮点的条件层间两反射光的光程差d12hd3掠射角(a)可见光在任意入射角方向均能产生反射，而X射线则只能在有限的布喇格角方向才产生反射。就平面点阵（h*k*l*）来说，只有入射角θ满足此方程时，才能在相应的反射角方向上产生衍射。(b)可见光的反射只是物体表面上的光学现象，而衍射则是一定厚度内许多间距相同晶面共同作用的结果。(1)X射线衍射与可见光反射的差异（2）关于B

5、ragg方程的讨论121’2’ABChkldhkl这规定了X衍射分析的下限：对于一定波长的X射线而言，晶体中能产生衍射的晶面数是有限的。对于一定晶体而言，在不同波长的X射线下，能产生衍射的晶面数是不同的。(2)入射线波长与面间距关系所以要产生衍射，必须有d>/2(3)布喇格方程是X射线在晶体产生衍射的必要条件而非充分条件。有些情况下晶体虽然满足布拉格方程，但不一定出现衍射线，即所谓系统消光。2.已知θ，d可测——X射线光谱分析.1.已知θ，可测d——X射线晶体结构分析.研究晶体结构、材料性质。研究原子结构。（2）布喇格方程应用已

6、知NaCl晶体主晶面间距为2.82×10-10m对某单色X射线的布喇格第一级强反射的掠射角为15°入射X射线波长第二级强反射的掠射角解法提要sin...根据布喇格公式sin15°2×2.82×10-10×15°sin1.46×10-10(m)sinarcsinarcsin0.517731.18°思考题1.Al,面心立方,已知a=0.405nm，用线照射,问(111)面网组能产生几条衍射线。2.已知，问用照射，能否使(440)面网组产生衍射？3.要使某个晶体的衍射数量增加，你选长波的X射线还是短波的？波动性X射线的波长范围：0.05~100Å表

7、现形式：在晶体作衍射光栅观察到的X射线的衍射现象，即证明了X射线的波动性。粒子性具有的一定的质量、能量和动量。X射线的频率ν、波长λ以及其光子的能量ε、动量p之间存在如下关系：式中h——普朗克常数，等于6.625×J.s;c——X射线的速度，等于2.998×cm/s.§1.2倒易点阵晶体具有空间点阵式的周期性结构，由晶体结构周期规律中直接抽象出来的点阵，称晶体点阵，用S表示。它是一种虚点阵，是由晶体内部的点阵按照一定的规则推引出来的一套抽象点阵。用S*表示。倒易点阵的概念现已发展成为解释各种X射线和电子衍射问题的有力工具，并能简化许多计算工作

8、，所以它也是现代晶体学中的一个重要组成部分。1Å0.25Å-1200100000H210H110210110010220120020(210)(100)(110)(