x射线衍射原理和应用.ppt

如果原子K层电子被击出，L层电子向K层跃迁，其能量差不是以产生K系X射线光量子的形式释放，而是被邻近电子所吸收，使这个电子受激发而逸出原子成为自由电子-----俄歇电子。这种现象叫做俄歇效应（俄歇电子谱仪AES专门分析这种电子的能量，从而获得物质的成分）。 （2）俄歇效应 我们将光电效应，俄歇效应和热效应所消耗的那部分入射X射线能量称为物质对X射线的真吸收。可见，由于散射和真吸收过程的存在（主要是真吸收），与物质作用后入射X射线的能量强度将被衰减。 （3）除此之外，X射线穿透物质时还有热效应，产生热能。 用X射线衍射方法对高聚物进行结构分析，获得的信息远比低分子物质少得多。原因： （1）至今尚未培养出适合于x射线衍射用的0.1mm以上的单晶（生物高分子例外），因此常用单轴取向聚合物材料，用单晶回转法获取纤维图。但由此法试图得到的三维反射数据很困难，除非使用双轴取向样品或固态聚合产物。 （2）随衍射角增加，衍射斑点增宽，强度迅速下降。这是由于在聚合物样品中共存着晶区和非晶区，晶区仍包含无序部分，晶区微尺寸一般在800埃以内。 （3）随微晶取向不完善性的增加，在纤维图上衍射斑点渐增宽并成一个弧。 （4）可观察到独立反射点的数目是有限的（多者200，一般在40—100），而低分子单晶常多于1000.由于诸上原因，迄今，高聚物X射线结构分析，主要采用尝试法。然而今年来数种方法已被提出并获得成功。 1.4高聚物衍射特点 二、X射线方法应用 2.1 X射线在医学上的应用 由于X射线的穿透性与物质密度有关，密度大的物质，对X射线的吸收多，透过少，利用该性质，可以把密度不同的骨骼、肌肉、脂肪等软组织区分开来，这正是CT透视，摄影的物理基础。 2.2 金属探伤 射线探伤是利用放射线（X射线、γ射线或其他高能射线）能够穿透金属材料，并由于材料对射线的吸收和散射作用的不同，从而使胶片感光不一样，于是在底片上形成黑度不同的影像，据此来判断材料内部缺陷情况的一种检验方法，简称RT。 当X射线穿透被检验的金属时，由于原子对射线的吸收与散射作用，射线的强度受到削弱，材料厚度愈大，强度减弱愈多。 射线探伤适用于各类钢材、有色金属材料等，特别适用于检查焊缝的质量。它具有发现缺陷直观、检查结果准确可靠、可将底片保留备查等优点。 但是，射线对人体有害，消耗胶片使探伤成本提高、对垂直于射线方向的裂纹发现较为困难等缺点。 2.3 2.4 X射线在 安检中的应用 X射线遇到物体时可能出现三种情况：穿过物体、被物体吸收、遇物体发生散射。在安检中就是利用X射线的康普顿散射理论，X射线遇到不同物质会发生不同的散射，遇到低原子序数物质时，散射较强；遇到高原子序数物质时，散射相对较弱。而且散射概率与密度有关，因此，被检测物质的原子序数越低，密度越大，散射就越强。能够凸显低原子序数的有机物，特别是液体炸药、塑性炸药、毒品等。 2.5 主要用于各种无机和有机固体材料的表面元素或其价态的定性和定量分析，表面元素的化学成像及深度剖析。 可用于腐蚀、摩擦、浸润、粘接、催化、包覆、氧化等表面和界面过程的研究。 2.6 X射线衍射的应用 2.6.1 物相定性分析即固体由哪几种物质构成 不同的多晶体物质的结构和组成元素各不相同,它们的衍射花样在线条数目、角度位置、强度上就呈现出差异,衍射花样与多晶体的结构和组成有关,一种特定的物相具有自己独特的一组衍射线条(即衍射谱),反之不同的衍射谱代表着不同的物相.若多种物相混合成一个试样,则其衍射谱就是其中各个物相衍射谱叠加而成的复合衍射谱.因而,我们可以通过测定试样的复合衍射谱,并对复合衍射谱进行分析分解,从而确定试样由哪几种物质构成 2.6.2物相定量分析 物相定量分析的任务是用X射线衍射技术,准确测定混合物中各相的衍射强度,从而求出多相物质中各相的含量.其理论基础是物质参与衍射的体积或者重量与其所产生的衍射强度成正比,因而,可通过衍射强度的大小求出混合物中某相参与衍射的体积分数或者重量分数,从而确定混合物中某相的含量 2.6.3宏观应力的测定 在材料部件宏观尺度范围内存在的内应力分布在它的各个部分,相互间保持平衡,这种内应力称为宏观应力,宏观应力的存在使部件内部的晶面间距发生改变,所以可以借助X射线衍射方法来测定材料部件中的应力.按照布拉格定律可知,在一定波长辐射发生衍射的条件下,晶面间距的变化导致衍射角的变化,测定衍射角的变化即可算出宏观应变,因而可进一步计算得到应力大小.总之,X射线衍射测定应力的原理是以测