X射线衍射进展简介_解其云

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1、纪念劳厄发现晶体Ｘ射线衍射１００周年专题＊Ｘ射线衍射进展简介解其云吴小山（南京大学物理学院南京２１００９３）摘要１００年前，劳厄等证明Ｘ射线对硫酸铜晶体具有衍射能力，揭开了Ｘ射线衍射分析晶体结构的序幕．１００年的发展，Ｘ射线衍射已经成为自然科学乃至医学、考古、历史学等众多学科发展的必备技术．文章介绍了Ｘ射线衍射现象的发现历史，Ｘ射线运动学和动力学理论的发展概况，并举例说明了Ｘ射线衍射在粉末多晶体、单晶体和人工功能晶体以及人工薄膜材料中的具体应用情况，最后简要展望了Ｘ射线衍射技术的发展前景．关键词Ｘ射线衍射，Ｘ射线衍射运动学理

2、论，Ｘ射线衍射动力学理论ＴｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＸＩＥＱｉ－ＹｕｎＷＵＸｉａｏ－Ｓｈａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９３，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＯｎｅｈｕｎｄｒｅｄｙｅａｒｓａｇｏ，ＬａｕｅｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄｔｈｅｒｅｍａｒｋａｂｌｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｉｎａＣｕＳＯ４·５Ｈ２Ｏｃｒｙｓｔａｌ，ｗｈｉｃｈｇａｖｅｒｉｓｅｔｏｔｈｅｎｅｗｅｒａｏｆｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ

3、ｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＸ－ｒａｙｄｉｆ－ｆｒａｃｔｉｏｎ．Ｏｖｅｒｔｈｅｐａｓｔ１００ｙｅａｒｓ，ｔｈｉｓｈａｓｐｌａｙｅｄａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｎａｔｕｒａｌｓｃｉｅｎｃｅ，ｍｅｄｉｃｉｎｅ，ａｒｃｈｅｏｌｏ－ｇｙ，ｈｉｓｔｏｒｙａｎｄｍａｎｙｏｔｈｅｒｆｉｅｌｄｓ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｈｉｓｔｏｒｙｏｆｔｈｅｄｉｓｃｏｖｅｒｙｏｆＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓｏｆｋｉｎｅｍａｔｉｃａｌａｎｄｄｙｎａｍｉｃａｌＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｔｈ

4、ｅｏｒｙ，ａｓｗｅｌｌａｓｖａｒｉｏｕｓｓｐｅｃｉｆｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｐｏｗｄｅｒｓ，ｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｓ，ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｃｒｙｓｔａｌｓ，ａｎｄｔｈｉｎｆｉｌｍｍａｔｅｒｉａｌｓ．ＦｕｔｕｒｅｐｒｏｓｐｅｃｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｒｅｂｒｉｅｆｌｙｍｅｎｔｉｏｎｅｄ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，Ｘ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｋｉｎｅｍ

5、ａｔｉｃａｌｔｈｅｏｒｙ，Ｘ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｄｙｎａｍｉｃａｌｔｈｅｏｒｙ这就是劳厄的衍射理论与实验．这个工作完成于１引言１９１２年，成为１００年前科学界最轰动的大事．现在看起来虽然很粗糙的衍射斑点在当时的科学界起到一箭三雕的作用：（１）证实了晶体材料中相距几十到１８９５年，伦琴发现了Ｘ射线．在随后多年的研究中，科学家除发现Ｘ射线通过不同物质会留下衬几百皮米（ｐｍ）的原子是周期性排列的；（２）这个周度的像外（这个性能很快在医学上得到应用），还发期排列的原子结构可以成为Ｘ射线的“衍射光栅”；（３）Ｘ射线具有波动特性

6、，是波长为几十到几百皮米现Ｘ射线很多其他特性，包括很强的穿透能力（甚至能穿透几厘米厚的铝板）、直线传播等，但对的电磁波，并具有衍射的能力．这个发现是划时代的，并开辟了今后１００年长盛不衰的材料结构分析Ｘ射线的本质还很不清楚，还在热烈的探索和激烈的争论中．这个争论持续了很多年，也困扰了科学界很多年：究竟Ｘ射线是一种粒子流还是一种波长很＊　国家自然科学基金（批准号：１１２７４１５３，１０９７４０８１，１０９７９０１７）、短的波？而这个问题的解决却得益于几位当时很年国家重点基础研究发展计划（批准号：２０１０ＣＢ９２３４０４）资助项轻

7、的物理工作者的活跃思维、大胆推想和精细的实目；中国博士后面上资助项目（批准号：２０１１Ｍ５００８８８）验，即劳厄及他临时组织的团队的协同研究的结果，２０１２－０９－２８收到通讯联系人．Ｅｍａｉｌ：ｘｓｗｕ＠ｎｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ·７２７·物理·４１卷（２０１２年）１１期ｈｔｔｐ：??ｗｗｗ．ｗｕｌｉ．ａｃ．ｃｎ纪念劳厄发现晶体Ｘ射线衍射１００周年专题新时代，而且其生命力还在延续，新的方法、新的发期性排列的原子对Ｘ射线散射的一种特殊表现．由现、新的理论还在层出不穷呈现．物质世界９５％的于晶体的周期性特点，使得各相干散射波在某些方

8、固体物质都可看作是结晶态的，包括单晶和多晶．利向出现干涉加强效应，而在其他方向则出现相消的用Ｘ射线与固体物质相互作用从而产生衍射这一干涉．劳厄认为晶体可以看成是一个天然三维光栅，特性，可以无损、快速和简单地鉴别固体物质的物相借助于散射理论，可以推导出著名的劳厄方程，即组成和晶