关于x射线单晶衍射光学论文

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1、X射线单晶衍射摘要：本文介绍了X射线的产生、x射线结构分析的原理、XRD的主要构成、各部件的发展情况以及此项技术在各个方面的作用关键词：x射线衍射单晶体结构分析引言：固体的凝聚状态分为晶态和非晶态，品体是一种分子（或原子）有规律的重复排列的固体物质，而单晶体基本由同一空间点阵所贯穿形成的晶块。从晶体学的发展可分为古典和现代两个阶段。古典晶体学阶段，确定了14种空间点阵型式，导出32种宏观对称群，进而推导出230个空间群。1895年H月08日，徳国科学家伦琴在试验阴极射线管吋发现了X射线，并于当年12月22口拍摄了他夫人的手的笫一张X射线照片（图1一

2、1）01895年12月28日，伦琴向德国维尔兹堡物理和医学学会递交了第一篇研究通讯《一种新射线一初步研究》，在通讯中伦琴把这一新射线称为X射线。因为他当时无法确定这一新射线的本质。1901年12月10日，由于伦琴的贡献，他被授予诺贝尔物理学奖，成为世界科学家中第一个获得诺贝尔奖金的物理学家。11912年，M.Laue实现了X射线在品体中的衍射，开创了现代晶体学阶段。从1912年至30年代，Laue、Bragg,Pauling等对无机化学物的晶体结构做了大量的测定工作，获得了NaCl型、ZnS型、CsCl型、萤石（CaF2）、黄铁矿、方解石、尖晶石等

3、典型晶体的精确结构数据。在此基础上，离子晶体结构理论得到发展，Goldschmidt>Pauling各自总结了一套离子半径。40-50年代，开展了对有机化合物的晶体结构测定，特别是60年代开始至现在方兴未艾的蛋白质生物大分子结构的测定，对生命科学、环境科学、医药化学的发展，捉供了有力的工具。60年代随着计算机的发展，计算机控制的单晶衍射仪问世，衍射数据收集的速度、精度大大提高。四圆衍射仪和直接法的使用，大大改变了X射线晶体学的面貌。80年代，国际上已建立了五大晶体学数据库（1）剑桥结构数据库（TheCambridgestructuralDataba

4、se,CSD）（英国）；（2）蛋白质数据库（TheProteinDataBcmkPDB）（美国）;（3）无机晶体结构数据库（TheInorganicCrystalStructureDatabaseICSD）（德国）；（4）NRCC金属晶体学数据文件库（加拿大）；（5）粉末衍射文件数据库（JCPDS-ICDD）（美国）。30年代测定一个普通的晶体结构要耗费数月的时间，研究晶体需有重原子，所得的精确度相对较低。如今只要得到大小适宜的单晶样品，不论分子是否复杂或有无重原子，一般都能在儿天内测出单晶结构，而且精度较高。•正文X射线的产生实验中通常使用X光管

5、來产生X射线。在抽成真空的X光管内，当由热阴极发出的电子经高压电场加速后，高速运动的电子轰击由金属做成的阳极靶时，靶就发射X射线。发射11!的X射线分为两类：（1）如果被靶阻挡的电子的能量不越过一定限度吋，发射的是连续光谱的辐射。这种辐射叫做轲致辐射；（2）当电子的能量超过一定的限度时，可以发射一种不连续的、只有几条特殊的谱线组成的线状光谱,这种发射线状光谱的辐射叫做特征辐射。连续光谱的性质和靶材料无关，而特征光谱和靶材料有关，不同的材料有不同的特征光谱,这就是为什么称之为“特征”的原因。常用的靶材有Cu靶，Mo靶和Fc靶。晶体的基本特征固体的聚集

6、状态有晶态和非晶态，晶体是一种分子（或原子）有规律的重复排列的固体物质，而单晶体是基本由同一空间点阵所贯穿形成的晶块。由于晶体中原子是周期排列的，其周期性可用点阵表示。而一个三维点阵可简单地用一个由八个相邻点构成的平行六面体（称品胞）在三维方向重复得到。一个晶胞形状由它的三个边（a,b,c）及它们间的夹角（丫，a,B）所规定，这六个参数称点阵参数或晶胞参数。近代物理实验P150关于密勒指数布拉格方程一个小晶体衍射X射线，其衍射方向是与晶体的周期性（d）有关的。一个衍射总可找到一个晶面族HKL,使它与入射线在此面族上符合反射关系，就以此面族的符号HK

7、L作为此衍射之指数。其间关系用布拉格方程来表示。22d（hkl）sinOn=nX式中，（）n为入射线或反射线与晶面族之间的夹角，入为入射X射线波长，n为反射级数。Q黠面同的反射布拉格方程能决定衍射方向与晶胞大小和形状的关系衍射强度衍射线的强度是与被重复排列的原子团的结构，也即和原子在品胞中的分布状况（坐标）有关。引入结构因子Fhkl,F（hkl）表示晶体对X・射线衍射的总效应：NG尸Zfj•exp^2乃（hxj+kyj+Izj）］.7=1衍射hkl的衍射强度Ihkl正比于1尸阀「，述与晶体对X射线的吸收、入射光强、温度等多种物理因素有关，考虑这些因

8、素衍射强度可表示为【hkl二2/hkl*Fhkl通过衍射强度数据分析，可测定晶体结构。x射线单晶衍射仪3现代X射线单晶衍射