01X射线的物理基础.pptx

材料分析测试方法;A.几点说明;B 本课程特点;C 学习方法;问题：为什么要学习本门课程？;高岭土的矿物结构;高岭土显微形貌;湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑 ;湖南长沙砂子塘 战国凹形铁锄;第一章 X射线的物理学基础及晶体衍射的几何基础;材料三要素;与X射线有关的Nobel物理奖获得者;X射线在材料研究方面的应用;1 X射线的性质;电磁波谱及其产生;2 X射线的产生条件 ;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。;X射线管的工作条件;3 X射线谱;实验规律;量子理论的观点;3.2 特征X射线谱;特征X射线产生示意图;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。 ;实验规律;莫塞莱定律;3. 4 X射线与物质的相互作用 ;2 非相干散射 当X射线冲击束缚力不大的电子或自由电子时，可以产生另一种散射电子将被撞出原来轨道，成为反冲电子，而入射光子自身亦被撞偏了一个角度α（如图）。散射线能量因部分转化为反冲电子的动能而降低，波长变大，其变化量可由下式求得：Δλ＝λ’－λ＝0.0243(1－cosα）(埃）　;3.二次特征辐射 　　当X射线光子具有足够高的能量时，将同X射线管中的高速电子一样，可以将被照射物资原子中的内层电子打击出来，使原子处于激发状态，从而成为一个特征X射线的辐射源。这种利用X射线的激发作用而产生的新特征辐射称为二次特征辐射。二次特征辐射在本质上属于光致发光的荧光现象，因此也称为荧光辐射。;光电效应　　当激发二次特征辐射时，原入射X射线光子的能量被击出的电子所吸收，转变为电子的动能而使电子逸出原子之外，这种电子称为光电子，此时的吸收称为真吸收。因这一过程与紫外光谱的光电效应相似，所以也称为光电作用或光电效应。;4.X射线的衰减　 　X射线穿过物质时，由于经典散射、量子散射、原子激发等现象而消耗入射X射线的能量，因此入射线的强度将显著地衰减下来。 衰减规律　　实验归纳出了如下的衰减规律：通过厚度为dx的无穷小薄层物质时,X射线强度衰减量dI正比于入射强度I和厚度dx（如图所示）,即:;X射线仪;3.5X射线滤波片及射线安全防护;§1.2 X射线的方向和强度;十四种点阵 1848年法国晶体学家Bravais，称为布拉菲点阵，是晶体学分类的重要依据。 晶胞中的结点数（原子数）可用下述表示（计算典型晶胞中的原子数？）;3、常见晶体结构 体心立方（bcc）：K、Na、W、V、α－Fe 密排六方（hcp）：Cd、Mg、Zn、 α－Ti 面心立方（fcc）：Ag、Cu、Ni、Au 4、 晶面与晶向 ???面：空间点阵中结点组成平面，表示：（） {} 回忆其基本问步骤：1、2 、3、化成最小公倍数 晶向：结点连线，表示：[ ] 回忆其三个基本步骤;例子： 晶面族：{ } {100}表示（100）（010）（ 001 ） 晶向族： 111表示对角线;六方晶系的晶面指数和晶向 四坐标方法 （hkil） i＝-（h+k） 六柱面指数： 晶向：[uvtw]:通常先确定晶面→再求晶向 三坐标晶向与四坐标晶向转换：[UVW] U=u-t u=2/3U-1/3V V=v-t v=2/3V-1/3U W=w t=-1/3(U+V) w=W;5、 晶带、晶面间距与晶面夹角 a、晶带：平行于同一晶向的所有晶面，成为晶带面（plane of zone），此晶向称为晶带轴（zone axis） b、晶带定律：对任意晶向[uvw]和晶面（hkl），如果满足关系式： hu+kv+lw＝0 称为晶带定律 ;已知（h1k1l1）、