《x射线衍射分析》PPT课件

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1、近代分析方法X射线衍射分析研究生实验教学讲义2005.03.22X射线的发现与发展（1）1895年德国物理学家伦琴W.C.Rontgen)首次发现X射线并摄下第一张手形照片（夫人手掌）。1901年获得了历史上第一个诺贝尔物理奖。意义：1.最早用于医疗探伤、定位；2.为医学和物质结构研究立下了不可磨灭的功绩。（2）1912年德国物理学家劳埃（M.Von.Laue)发现晶体的衍射现象。1914年获得了第二个诺贝尔物理奖重要意义：1.说明X射线的本质2.证明了点阵理论3.导致X射线晶体学和光谱学的诞生（3）1915年英国物理学家布拉格父子（W.H.&W.L.Bragg）建立了X

2、射线衍射理论（著名的布拉格方程）开创了晶体结构的X射线衍射测定法获得了第三个诺贝尔物理奖。意义：1.使人类得以定量地观测原子在晶体中的位置2.为后人在不同领域的研究打下了理论基础（4）1951年美国化学家鲍林（L.Pauling)测定多种氨基酸、肽的晶体结构推断出多肽链的a-螺旋体结构1954年获得诺贝尔化学奖。1963年诺贝尔和平奖。是我国两位结构化学奠基人的导师一生中在化学领域的三个主要贡献（5）1962年英国化学家肯德鲁（J.C.Kendrew）佩鲁茨（M.F.Perutz）测定了鲸肌红蛋白马血红蛋白的结构获得诺贝尔化学奖。1.搞清楚蛋白质肽链结构历经半个世纪2.经25

3、年破解血红蛋白晶体结构，定Fe在分子结构中的位置，搞清楚O2和CO2在人体中的输运过程。（6）1962年英国科学家科瑞克（F.H.C.Crick）美国科学家沃森（J.D.Watson)测定脱氧核糖核酸（DNA）的双螺旋结构获得诺贝尔生理学和医学奖。（7）1964年英国女科学家霍奇金（D.C.Hodgkin)分析测定了配尼西林（青霉素）维生素B12以及胰岛素生物大分子的结构获得了诺贝尔化学奖。*青霉素的发现解救了当时成千上万人的生命（8）1976年美国化学家利普斯库姆（W.N.Lipscomb）测定了长期悬而未决的硼烷碳硼烷结构获得了诺贝尔化学奖。（9）1985年美国化学家豪普

4、特曼（H.Hauptman)卡尔勒（J.Karle)从事直接法研究获得成功，解决了X射线晶体结构分析中的位相问题获得诺贝尔化学奖。（10）1988年美国化学家戴森豪佛（J.Deisenhaufer)德国科学家胡伯（R.Huber)麦彻（H.Michel)测定了光合作用中心的三维结构获得诺贝尔化学奖。二、X射线的产生与性质在真空中当高速运动的电子撞击靶时产生X射线。X射线产生的条件：1.电子源加热灯丝产生电子（灯丝分点焦点和线交点）2.靶电子撞击产生X射线（有Cu靶，Fe靶，Mo靶等）3.高压加速电子撞击靶（转靶衍射仪的高压可达60kV）4.真空使电子无阻地撞击

5、靶保证高温下灯丝、靶不被氧化5.冷却水带走电子动能转化的热量(99%)X射线的性质X射线也是一种电磁波同样具有波粒两重性。波动性表现在:它以一定的波长和频率在空间传播，如晶体的衍射、干涉和偏振现象。粒子性表现在:以光子的形式在辐射和吸收时具有能量、质量和动量。如光的发射、吸收和散射现象。三、特征X射线当管电压V达到某个靶材料激发电压V激时产生的X射线称之为特征X射线。特征X射线产生图2.多电子原子的能级及其激发和标识射线发射的示意图特征X射线的特点1特征X射线的波长对于构成靶物质的元素有特定值；阳极靶不同，其特征X射线的波长也不同；原子序数与波长成反比，即原子序

6、数越大波长越短。如：Fe26K=1.94ÅCu29K=1.54ÅMo42K=0.71Å特征X射线的特点2激发电压V激—产生特征X射线所需的最低管电压,我们称为激发电压；对不同阳极靶,激发电压也不同,它由阳极靶的原子序数决定。一般地说，激发电压大小与原子序数成正比。如：Fe26V激=7.1kVCu29V激=8.9kVMo42V激=20kV特征X射线的特点3当管电压超过激发电压而进一步升高时，K系特征X射线的波长不变,而强度按n次方的规律增大：I特征=ci(V-V激）nn=1.5～2特征X射线和连续X射线强度的比率，在X射线管的工作电压V工为激发电压V激的3-5倍时最大。即

7、：当V工/V激=3-5时，I特/I连最大。特征X射线的特点4四、布拉格方程布拉格方程是结构分析的最基本和最重要的公式。2dhklsinhkl=n（1）而dhkldhkl/n（2）将（2）式代入（1）式，则得到：2dhklsinhkl（3）在用X射线衍射法测定晶体结构时，（3）式是通用的布拉格方程表达式。式中:d为晶面间距，为布拉格角，为入射X射线波长，n为衍射级数，hkl为晶面指标，hkl为衍射指标，h=nh，k=nk，l=nl。由布拉格方程可知：（1）sin=