X射线物理学基础(1).ppt

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1、一.材料分析方法的含义广义：技术路线、实验技术、数据分析狭义：测试材料组成和结构的仪器方法X射线衍射分析电子显微分析热分析光谱分析表面分析等绪论二.“材料分析方法”教学目的Why：了解研究材料结构、性能的重要性What：掌握材料结构、性能的测试方法How：了解影响材料测试、分析结果的仪器因素金刚石无色、黄、蓝石墨黑色透明不透明硬度10硬度1-2密度3.53密度2.21-2.26等轴晶系立方面心晶胞六方晶系，a0=2.462A，c0=6.80Aa0=3.5595A,以角顶相连的四面体组合，以共价键连结层状结构，每层由六方环状，层内为共价-金属键，层间为分

2、子键内为共价-金属键，层间为分子键三.材料结构与分析方法分类(一)材料结构层次结构：材料系统内各组成单元之间的相互联系和相互作用方式。结构层次物体尺寸研究对象研究方法宏观结构>100µm大晶粒、颗粒集团肉眼、放大镜显微结构0.2-100µm多晶集团显微镜亚显微结构10-200nm微晶集团扫描电镜微观结构<10nm晶格点阵扫描隧道电镜(二)材料分析原理材料分析的种类化学成分分析、结构测定、图像分析分析仪器显微镜：显微组织观察衍射仪：测定结构谱仪：分析成分(三)分析方法分类化学成分表征元素成分分析微区成分分析仪器光谱紫外光谱红外光谱荧光光谱激光拉曼光谱气相

3、色谱液相色谱凝胶色谱差热分析热重分析示差扫描量热分析X射线光电子能谱俄歇电子能谱电子探针离子探针表面分析谱热谱色谱结构测定晶体结构表面结构薄膜结构X射线衍射电子衍射中子衍射俄歇电子能谱图像分析光学显微分析电子显微分析透射光显微镜反射光显微镜近场光学显微镜扫描电镜透射电镜四.课程内容及性质X射线衍射分析电子衍射分析中子衍射分析透射电子显微镜(TEM)课程性质微观组织结构和显微成分电子显微分析衍射分析波谱仪(WDS)能谱仪(EDS)俄歇电子能谱仪(XAES)电子探针仪(EPA)扫描电子显微镜(SEM)课程内容试验方法课日本岛津XD-5A型X射线粉末衍射仪P

4、hilipsX’PertMPD多功能全自动X射线粉末衍射仪JEM-2010透射电镜加速电压200KVLaB6灯丝点分辨率1.94ÅEM420透射电子显微镜加速电压20KV、40KV、60KV、80KV、100KV、120KV晶格分辨率2.04Å点分辨率3.4Å最小电子束直径约2nm倾转角度α=±60度β=±30度PhilipsCM12透射电镜加速电压20KV、40KV、60KV、80KV、100KV、120KVLaB6或W灯丝晶格分辨率2.04Å点分辨率3.4Å最小电子束直径约2nm；倾转角度α=±20度β=±25度第一章X射线物理学基础【教

5、学内容】1.X射线的发现。2.X射线的本质。3.X射线的产生与X射线管。4.X射线谱。5.X射线与物质的相互作用。【教学目标】1.了解X射线的本质、特点。2.掌握X射线的产生和X射线谱特点。3.掌握X射线与物质的相互作用有关知识。【重点掌握内容】1.X射线的粒子性与波动性。2.X射线的产生与X射线管的基本构造。3.连续X射线和特征X射线谱特点及产生的机理。4.X射线与物质的相互作用而产生的散射和吸收。【了解内容】1.X射线发现。2.X射线的安全防护。【教学难点】1.X射线的散射与干涉。2.X射线的吸收。一.X射线的历史X射线发明者——伟大的物理学家伦琴

6、第一节X射线的性质1895年德国物理学家——“伦琴”发现X射线1895-1897年伦琴搞清楚了X射线的产生、传播、穿透力等大部分性质1901年伦琴获诺贝尔奖1912年，德国物理学家劳厄等人发现了X射线在晶体中的衍射现象，确证了X射线是一种电磁波。1912年，英国物理学家Bragg父子利用X射线衍射测定了NaCI晶体的结构，从此开创了X射线晶体结构分析的历史。在X射线发现后几个月医生就用它来为病人服务右图是纪念伦琴发现X射线100周年发行的纪念封二.X射线的性质1.能使气体电离，使照相底片感光，能穿过不透明的物体，还能使荧光物质发出荧光。2.呈直线传播，

7、在电场和磁场中不发生偏转；当穿过物体时仅部分被散射。3.对动物有机体（其中包括对人体）能产生巨大的生理上的影响，能杀伤生物细胞。三.X射线的本质1.X射线是一种电磁波，波长在10－8nm左右2.X射线具有波粒二象性X射线的强度是衍射波振幅的平方（），也是单位时间内通过单位截面的光量子数目。一.X射线的产生及X射线管高速运动的电子流射线X射线中子流在突然被减速时均能产生X射线1.X射线的产生第二节X射线的产生及X射线谱X射线是高速运动的粒子与某种物质相撞击后猝然减速，且与该物质中的内层电子相互作用而产生的。X射线产生的基本条件：⑴产生自由电子；⑵使电子

8、作定向高速运动；⑶在电子运动的路径上设置使其突然减速的障碍物。2.X射线管X射线管电子枪：产生