多晶及非晶、单晶物质的结构分析手段---Ｘ射线衍射仪

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1、中国科学院青岛生物能源与过程研究所QingdaoInstituteofBioenergyandBioprocessTechnology多晶及非晶、单晶物质的结构分析手段-----Ｘ射线衍射仪聂帅中国科学院青岛生物能源与过程研究所QingdaoInstituteofBioenergyandBioprocessTechnology1、简介2、X射线衍射应用3、X射线物理学基础4、晶体和空间点阵5、X射线衍射方向与强度6、X射线衍射方法中国科学院青岛生物能源与过程研究所QingdaoInstituteofBioenergyandBioproce

2、ssTechnology何谓X射线衍射？只有结晶体才会造成X射线衍射结晶体为具有一定结构的原子团(分子)在三维空间周期排列ClCs中国科学院青岛生物能源与过程研究所QingdaoInstituteofBioenergyandBioprocessTechnology一.X射线衍射为周期性结构造成的周期X射线散射源间的干涉。相消干涉时强度几乎会完全消去，相长干涉时会变得很强，称为X射线衍射。二.衍射方向服从布拉格公式2dsinθ=nλd:(HKL)面族的面间距，θ:布拉格角，λ:入射X射线波长HKLHKL中国科学院青岛生物能源与过程研究所Qi

3、ngdaoInstituteofBioenergyandBioprocessTechnologyDiffractingPlanesinaSimpleCubicLattice中国科学院青岛生物能源与过程研究所QingdaoInstituteofBioenergyandBioprocessTechnology衍射分析技术的发展与X射线及晶体衍射有关的部分诺贝尔奖获得者名单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晶体的X射线衍射亨利.布拉格HenryBragg19

4、15物理晶体结构的X射线分析劳伦斯.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ClintonJosephDavisson1937物理电子衍射汤姆孙GeorgePagetThomson1954化学鲍林LinusCarlPanling化学键的本质肯德鲁JohnCharlesKendrew1962化学蛋白质的结构测定帕鲁兹MaxFerdinandPerutzFrancisH.C.Crick、JAM

5、ESd.Watson、1962生理医学脱氧核糖核酸DNA测定Mauriceh.f.Wilkins1964化学DorothyCrowfootHodgkin青霉素、B12生物晶体测定霍普特曼HerbertHauptman1985化学直接法解析结构卡尔JeromeKarle鲁斯卡E.Ruska电子显微镜1986物理宾尼希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1994物理沙尔C.G.Shull中子衍射中国科学院青岛生物能源与过程研究所QingdaoInstituteofBioenergy

6、andBioprocessTechnology伦琴射线对晶体的衍射（DiffractionofRotgenRaysintheCrystal）1)X射线（X-ray）1895年伦琴发现用高速电子冲击固体时，有一种新射线从固体上发出来。-+阴级阳级性质（Properties）：具有很强的穿透能力，能使照片感光，空气电离。本质是什么？不知道，就叫“X射线”吧！当时人们以照X射线像为时髦。中国科学院青岛生物能源与过程研究所QingdaoInstituteofBioenergyandBioprocessTechnology发现的X射线是什么呢？人们

7、初步认为是一种电磁波，于是想通过光栅来观察它的衍射现象，但实验中并没有看到衍射现象。原因是X射线的波长太短，只有一埃（1Å）。一光栅d=3×104Å（每mm333条刻痕），则第一级明纹满足：o(a+b)sinθ=kλ~0.002θ≈sinθ=±λ/d=±1Å/3×104Å=3.3×10-4raddsinθ=±λ实际上是无法分辩的。要分辩X射线的光栅也要在埃的数量级才行。人们想到了晶体。因为晶体有规范的原子排列，且原子间距也在埃的数量级。是天然的三维光栅。中国科学院青岛生物能源与过程研究所2）QingdaoInstituteofBioene

8、rgyandBioprocessTechnologyLauespots1912年德国物理学家劳厄想到了这一点，去找普朗克老师，没得到支持后，去找正在攻读博士的索末菲，两次实验后终于做出了X射线