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XRD物理学基础及晶体衍射基础报告
第一章 X射线的物理学基础及晶体衍射的几何基础 本章要点: 绪论 X射线的本质 X射线的产生 X射线谱 X射线与物质的相互作用 X射线在材料研究方面的应用 1、单晶材料:晶体结构、对称性和取向方位、缺陷观察(完整性) 2、物相鉴定(定性分析) 3、定量分析、测定相图或固溶度 4、晶粒大小、应力应变 2 X射线的产生条件 X射线产生示意图 1.产生并发射自由电子(例如加热钨灯丝发射热电子); 2.在真空中(一般为10-6毫米汞柱)迫使自由电子朝一定方向加速运动,以获得尽可能高的速度; 3.在高速电子流的运动路程上设置一障碍物(阳极靶),使高速运动的电子突然受阻而停止下来。这样,靶面上就会发射出X射线。 条件: 3 X射线谱 3.1 连续X射线谱产生:连续X射线是高速运动的电子被阳极靶突然阻止而产生的。下图是钨阳极X射线管所发出的连续X射线谱的示意图。 3.2 特征X射线谱 原子结构:原子核、电子(K、L、M、N……);每层2n2个电子 能量分布: K、L、M、N……层能量最低,电子总是先占满最低层 能量最低原理:K层电子激发,L、M、N上的电子往K层跃迁,多余的能量以X射线光子的形式释放 产生: 当管电压超过某一临界值V激后(如对钼靶超过20千伏),强度分布曲线I(λ)将产生显著的变化,即在连续X射线谱的某几个特定波长的地方,强度突然显著的增大,如图所示。由于它们的波长反映了靶材料的特征,因此称之为特征X射线谱。 图中两个强度特别高的窄峰称为钼的K系X射线,波长为0.63埃的是Kβ射线,波长为0.71埃的是Kα射线。Kα射线又可以细分为Kα1及Kα2 两条线。当用原子序数较高的金属做阳极靶时,除去K 系射线外,还可得到L、M等系的特征X射线。在通常X射线衍射工作中,一般均采用强而窄的Kα 谱线。 当继续提高管电压时,图中所示各特征X射线的强度不断提高,但其波长不变。 X射线仪
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