x射线衍射成像技术必威体育精装版发展研讨.doc

课程论文 题 目 原理以及发展应用 学 院 专 业 班 级 学 生 学 号 年 月 日随着科技的发展，基于傅里叶光学的X射线衍射技术发展越来越先进，形成了射线衍射成像（ray diffraction imaging，XDI）和相干X射线衍射成像(coherent X-ray diffractive imaging，CXDI/CDI)等技术，它们广泛应用于材料、医学、生物、物理等领域，为人们探索微观世界的结构提供很好的工具。本文主要论述了射线衍射的基本原理，并讲述了它们的X射线衍射成像相干X射线衍射成像三维简单的了 X射线衍射X射线衍射X射线衍射技术进行改进升级，取得了一些必威体育精装版的更成果，例如X射线衍射成像技术（X- ray diffraction imaging，XDI）、相干X射线衍射成像技术（coherent X-ray diffractive imaging，CXDI/CDI）等。 近年来，X射线增强成像X Ray Diffraction enhanced imaging，DEI）也发展迅速X Diffraction enhanced imaging,DEI)是X射线相位衬度成像方法之一，利用一块放置在物体和探测器之间的分析晶体提取物体的吸收、折射以及散射信息并进行成像。但是它跟X衍射成像方法不同不是同一种技术。 X射线衍射基本原理 2.1 傅里叶变换与衍射 光是一种波，它具有传播速度、相位等信息，它可以发生干涉、衍射等现象 图2.1 光的传播图像 光衍射的数学表达式： （2.1） 的定义域到整个空间，可得： （2.2） 上式可看出衍射就是个： （2.3） 上式说明，收集到所有的衍射信息，是能回推所有晶体信息的的 X射线衍射运动学理论该理论把衍射现象作为三维Fraunhofer衍射问题来处理，认为晶体的每个体积元的散射与其它体积元的散射无关，而且散射线通过晶体时不会再被散射。这样处理可以得出足够精确的衍射方向，也能得出衍射强度2.2 X射线衍射的基本工作原理 将具有一定波长的X射线照射到结晶性物质上时，X射线因在结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射，散射的X射线在某些方向上相位得到加强，从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象。图2.2为晶体衍射图。 衍射X射线满足布拉格（W.L.Bragg）方程： （n=0，1，2，3…） （2.4） 式中：λ是X射线的波长；θ是衍射角；d是结晶面间隔；n是整数。 图2.2 晶体衍射图 波长λ可用已知的X射线衍射角测定，进而求得面间隔，即结晶内原子或离子的规则排列状态。将求出的衍射X射线强度和面间隔与已知的表对照，即可确定试样结晶的物质结构，此即定性分析。从衍射X射线强度的比较，可进行定量分析。 衍射实验方法中，基本方法有单晶法、多晶法和双晶法。下面将简单的介绍这几种方法。 单晶X射线衍射分析的基本方法为劳埃法与周转晶体法。 劳埃法以光源发出连续X射线照射置于样品台上静止的单晶体样品，用平板底片记录产生的衍射线。劳埃法的衍射花样由若干劳埃斑组成，每一个劳埃斑相应于晶面的1～n级反射，各劳埃斑的分布构成一条晶带曲线。 图2.3 劳埃法结构图 周转晶体法以单色X射线照射转动的单晶样品，用以样品转动轴为轴线的圆柱形底片记录产生的衍射线，在底片上形成分立的衍射斑。这样的衍射花样容易准确测定晶体的衍射方向和衍射强度，适用于未知晶体的结构分析。周转晶体法很容易分析对称性较低的晶体（如正交、单斜、三斜等晶系晶体）结构，但应用较少。 多晶X射线衍射方法包括照相法与衍射仪法。 照相法以光源发出的特征X射线照射多晶样品，并用底片记录衍射花样。根据样品与底片的相对位置，照相法可以分为德拜法、聚焦法和针孔法，其中德拜法应用最为普遍。 4 德拜法 图2.5 德拜法窄条底片 德拜法以一束准直的特征X射线照射到小块粉末样品上，用卷成圆柱状并与样品同轴安装的窄条底片记录衍射信息，获得的衍射花样是一些衍射弧，如图2.5所示。 X射线衍射仪以布拉格实验装置为原型。衍射仪由X射线发生器、X射线测角仪、辐射探测器和辐射探测电路4个基本部分组成，如图2.6所示，是以特征X