材料分析方法-X射线基础.pdf

材料分析方法 ：武国栋 材料学研究内容 加工工艺 材料成分 组织结构 材料性能 波谱仪、能谱仪 光学电子显微镜 X射线衍射分析 扫描电子显微镜 透射电子显微镜 本课程学习内容 01 X射线衍射分析 目标 02 透射电镜分析 03 扫描电镜、电子探针分析 我们身边的X射线应用 胸片 火车站、飞机场安检 X射线发展史 两个重要人物： 伦琴（W.C. Röntgen） 1895年伦琴在研究阴极射线时发现了X射线。 伦琴 劳埃（M. von Laue） 1912年劳埃发现了X射线在晶体中的衍射现象。 劳埃 X射线发展史 • 1895年，德国物理学家伦琴 （Rontgen）发现了X射线（X-ray）。伦琴因此荣获1901年也是首届 诺贝尔物理学奖。 • 1912年，劳埃 （Laue）利用X射线衍射实验，证实了X射线的电磁波本质及晶体原子的周期排列， 开创了利用X射线衍射分析晶体结构的新方法，劳厄因此获得了1914年诺贝尔物理学奖。 • 从1913年起，英国的布拉格父子在劳厄研究的基础上，提出了著名的布拉格方程，大大促进了晶 体物理学的发展。他们荣获了1915年的诺贝尔物理学奖。 • 1913年厄瓦尔德(Ewald)根据吉布斯(Gibbs)的倒易空间概念，提出了倒易点阵的概念，同时建立了 X射线衍射的反射球构造方法，并在1921年又进行了完善。 • 英国的巴克拉(Barkla)由于发现了标识元素的次级X射线，成为X射线波谱学的奠基者，获得了 1917年的诺贝尔物理学奖。 • 瑞典物理学家西格班(Siegbahn)根据布拉格公式，探明了各种元素的X光谱，确立了X射线光谱学， 荣获了1924年诺贝尔物理学奖。 • 1923年，美国的康普顿（Compton）受巴克拉启发，与我国物理学家吴有训合作，发现了X射线 非相干散射现象，称为康普顿—吴有训散射。康普顿由此获得了1927年诺贝尔物理学奖。 X射线本质与产生 1.电磁波或电磁辐射，具有波粒二相性。 • 波动性 • 粒子性 2.描述X射线波动性的物理量，遵循爱因斯 坦关系式： E = h  = hc /  P = h /  = h  / c E:光量子能量；P:光量子动量; :频率; :波长;h:普朗克常数 （6.626x−JS） X射线本质与产生 0.01~10nm 1.用于晶体结构分析的X射线波长： 0.25~0.05nm （硬X射线） 2. 金属零件的无损探伤： 0.1~0.01nm 3.用于医学透视及安检的X射线波长则很长： 1~10nm （软X射线） X射线