5、晶体结构和分类、X射线洐射解析.ppt

* * 这三种方法在衍射物理方面，有很多相同之处，它们对其它学科的发展也作出了重大贡献。 最早认识到的质子、中子间的核力属于强相互作用，是质子、中子结合成原子核的作用力，后来进一步认识到强子是由夸克组成的，强作用是夸克之间的相互作用力。强作用最强，也是一 强相互作用力表现 种短程力。其理论是量子色动力学，强作用是一种色相互作用，具有色荷的夸克所具有的相互作用，色荷通过交换8种胶子而相互作用，在能量不是非常高的情况下， 强相互作用的媒介粒子是介子。强作用具有最强的对称性，遵从的守恒定律最多。强作用引起的粒子衰变称为强衰变，强衰变粒子的平均寿命最短，为10-20～10-24s，强衰变粒子称为不稳定粒子或共振态 * Ultraviolet 的缩写 紫外线的意思 ，Infrared 红外X射线波长略大于0.5 nm的被称作软X射线。波长短于0.1纳米的叫做硬X射线。硬X射线与波长长的（低能量）伽马射线范围重叠，二者的区别在于辐射源，而不是波长：X射线光子产生于高能电子加速，伽马射线则来源于原子核衰变。 　　产生X射线的最简单方法是用加速后的电子撞击金属靶。撞击过程中，电子突然减速，其损失的动能会以光子形式放出，形成X光光谱的连续部分，称之为制动辐射。通过加大加速电压，电子携带的能量增大，则有可能将金属原子的内层电子撞出。于是内层形成空穴，外层电子跃迁回内层填补空穴，同时放出波长在0.1纳米左右的光子。由于外层电子跃迁放出的能量是量子化的，所以放出的光子的波长也集中在某些部分，形成了X光谱中的特征线，此称为特性辐射。 波长短于0.2埃的电磁波[1]。放射性原子核在发生α衰变,β衰变后产生的新核往往处于高能量级，要向低能级跃迁，辐射出γ光子.首先由法国科学家P.V.维拉德发现，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。γ射线是一种强电磁波，它的波长比X射线还要短，一般波长0．001纳米。在原子核反应中，当原子核发生α、β衰变后，往往衰变到某个激发态，处于激发态的原子核仍是不稳定的，并且会通过释放一系列能量使其跃迁到稳定的状态，而这些能量的释放是通过射线辐射来实现的，这种射线就是γ射线。 * 2) 加速电子或质子，用磁体突然改变其路径； 3) 在导体中突然改变电子的运动方向； 4) 电子在TV或VCD装置中减速； 5) 核爆炸或宇宙射线的作用。 * 靶材料钼 X射线管旋转阳极钨铼靶 它有两个电极：作为阴极的用于发射电子的灯丝（钨丝）和作为阳极的用于接受电子轰击的靶（又称对阴极）。X射线管供电部分至少包含有一个使灯丝加热的低压电源和一个给两极施加高电压的高压发生器。由于总是受到高能量电子的轰击，阳极还需要强制冷却。 当灯丝被通电加热至高温时（达2000℃），大量的热电子产生，在极间的高压作用下被加速，高速轰击到靶面上。高速电子到达靶面，运动突然受阻，其动能部分转变为辐射能，以X射线的形式放出，这种形式产生的辐射称为轫致辐射。轰击到靶面上电子束的总能量只有极小一部分转变为X射线能，靶面发射的X射线能量与电子束总能量的比率ε可用下面的近似公式表示： ε= 1.1×10－9 Z V （1.1） 式中Z为靶材组成元素的原子序数，V为X射线管的极间电压（又称管电压），以伏特为单位。例如对于一只铜靶的X射线管，在30KV工作时，ε= 0.1%，而一只钨靶的X射线管在100KV条件下工作时，也不过ε= 0.8%。可见X射线管产生X射线的能量效率是十分低的，但是，目前X射线管仍是最实用的发生X射线的器件。　 因为轰击靶面电子束的绝大部分能量都转化为热能，所以，在工作时X射线管的靶必须采取水冷（或其他手段）进行强制冷却，以免对阴极被加热至熔化，受到损坏。也是由于这个原故，X射线管的最大功率受到一定限制，决定于阳极材料的熔点、导热系数和靶面冷却手段的效果等因素。同一种冷却结构的X射线管的额定功率，因靶材的不同是大不相同的。例如，铜靶（铜有极佳的导热性）和钼靶（钼的熔点很高）的功率常为相同结构的铁、钴、铬靶的两倍。 * Planck‘s law : Energy（photon） ＝ h?= hc/ l 波长越短，能量越高。 能够转化为X光的最大能量为 hc/ lo = eV 因此产生的X光的最短波长受能量的限制 最短波长为lswl（短波限:shirt wavelength limit) ?swl = hc/eV = 12400/V 通常最短波长限为0.01—10埃 * 本世纪初，结晶学中的最大进展是晶体X射线洐射的发现。 X射线洐射成为揭示粒子在晶格上排列情况的常用方法。晶格的周期性特征决定了晶格可以作为波的衍射光栅。 根据波粒二象性的基本原理，任何衍射，都可以看成粒子之间的碰撞。 X射线衍射中的弹性散射假设是合理的，因为光子能量很大，