衍射方向方法2小节ppt课件.ppt

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1、2.相干散射当X射线通过物质时，物质原子的电子在电磁场的作用下将产生受迫振动，其振动频率与入射X射线的频率相同。任何带电粒子作受迫振动时将产生交变电磁场，从而向四周辐射电磁波，其频率与带电粒子的振动频率相同。由于散射线与入射线的波长和频率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干条件，故称为相干散射。相干散射是X射线在晶体中产生衍射现象的基础。x射线衍射原理X射线照射晶体，电子产生相干散射，→形成电子散射波；同一原子内电子相互干涉→形成原子散射波;晶体内原子周期排列→各原子散射波产生干涉作用，→在某些方向(角度)上发生相长干涉。即形成了衍

2、射波。衍射的本质：晶体中各原子相干散射波叠加(合成)的结果。第二节衍射概念及布拉格方程劳厄斑点根据劳厄斑点的晶体可看作三维晶体底片铅屏X射线管立体光栅掌握晶体点阵结构分布可算出晶面间距1.加强条件2.相消条件3.其他方向一、波的衍射条件波的衍射二、X射线的衍射1.模型2.X射线的衍射（反射）与可见光反射3.布拉格方程的讨论1.晶体对X射线的衍射－模型K点原子与P点原子：1和1a－波程差为0－加强K点原子与L点原子：1和2－波程差为2dhklsinBragg方程两条单色X光平行入射，入射角θ。反射角=入射角，且反射线、入射线、晶面法线共平

3、面。11’和22’的光程差＝AB＋BC＝2dhklsin衍射条件：2dhklsin=n－整数：1，2，3…1913年，Bragg提出确定衍射方向的方法，依照光在镜面反射规律设计。121’2’ABChkldhkl布拉格方程－X射线晶体学中最基本的公式：2dsinθ=nλ（n为整数）n－衍射级数第n级衍射的衍射角由下式决定：sinθn=nλ/2d布拉格方程可以改写为2（dhkl/n）sinθ=λ2dnh，nk，nlsinθ=λ即可以把某一晶面的n级衍射看成另一假想面(其晶面间距dhkl=d/n），仅考虑一级衍射，Bragg

4、方程可以改写为：2dsinθ=λ2.X射线的衍射（反射）与可见光反射反射界面：被晶体衍射的X射线是由入射线在晶体中所经过路程上所有原子散射波干涉的结果；可见光反射只发生在两种介质的界面上。（能够穿透物质后被接收）反射角度：单色X射线的衍射只在满足布拉格定律的若干特殊角度上产生；可见光反射可在任意角度上产生。反射效率：可见光反射效率接近100%，X射线反射效率小于1%。3.布拉格方程的讨论1）产生衍射的条件2）反射级数3）衍射方向4）应用入射线波长与面间距关系所以要产生衍射，必须有d>/2说明：ab1)产生衍射的条件：sinθ=λ/2d2）

5、反射级数实际工作中所测的角度不是角，而是2。2角是入射线和衍射线之间的夹角，习惯上称2角为衍射角，称为Bragg角，或衍射半角。3)衍射方向sin2θ=λ2/4a2（h2＋k2＋l2）a：晶格常数意义：晶格常数为a的｛hkl｝晶面对波长为λ的x射线的衍射方向公式正交（斜方）晶面间距的计算4)应用结构分析：已知波长的特征X射线，通过测量θ角，可计算晶面间距。X衍射分析的下限：（与晶面间距最小值有关）对于一定波长的X射线而言，晶体中能产生衍射的晶面数是有限的。对于一定晶体而言，在不同波长的X射线下，能产生衍射的晶面数是不同的。思考：1

6、是hkl值大的还是小的晶面容易出现衍射？2要使某个晶体的衍射数量增加，你选长波的X射线还是短波的？布拉格方程是X射线在晶体产生衍射的必要条件而非充分条件。有些情况下晶体虽然满足布拉格方程，但不一定出现衍射线，即所谓系统消光。第二节衍射概念及布拉格方程复习：1.布拉格方程建立的模型（比较与可见光异同）及目的：2.布拉格方程表达的是之间的关系？3.布拉格方程可写为。4.布拉格方程的应用－各类结构分析的基础已知波长的特征X射线，通过测量θ角，可计算晶面间距；反之亦可。5.布拉格方程的讨论：d：晶体固定时，其某晶面族的晶面间距是定值。受sinθ值在

7、〔0,1〕区间限制：(d>λ/2)对于一定波长的X射线，晶体中能产生衍射的晶面数是有限的。对于一定晶体，在不同波长的X射线下，能产生衍射的晶面族数是不同的。2dsinθ=λ或sinθ=λ/2d代入最常用的立方晶系公式d2＝a2/（h2＋k2＋l2）sin2θ=λ2（h2＋k2＋l2）/4a2（晶格常数为a的｛hkl｝晶面族对波长为λ的x射线的衍射方向公式）思考：以单色x-ray照射固定单晶体，是否能产生衍射现象（接收到衍射信号）？sinθ=λ/2dX射线衍射的三种基本方法的分析原理，实验特点（样品，位置，方法）？第三节衍射方法－晶体结构分析

8、方法　　　劳埃法变化固定周转晶体法固定变化粉晶法固定变化－单晶体衍射分析多晶体衍射分析目的：产生衍射信号（即满足sinθ=λ/2d），从衍射线的位置、强度确定某些晶体结构参数