《X射线衍射分析》全册完整教学课件.pptx

X射线衍射分析全册完整教学课件;X射线衍射分析;伦琴 1845-1923;1912年，劳厄（Max Von Laue，1879-1960）证实X射线穿过硫化锌晶体后会产生衍射，在底片上出现四次对称的衍射斑点，既证实了X射线具有波动性，又验证了晶体具有周期性，标志着原子尺度微观晶体学的诞生。;1913年，布喇格父子（William Henry Bragg，1862-1942和William Lawrence Bragg，1890-1971）推敲出X射线衍射理论。 1915年，布喇格父子因用X射线研究晶体结构的成就获得诺贝尔物理奖。小布喇格当年25岁，是历届诺贝尔奖最年轻的得主。 ;X射线的应用;;???一章X射线物理基础;本章主要内容;问题;一. Ｘ射线的产生;二. X射线的性质;1. 直线传播;2. 波长极短;3. 穿透力极强;4. 软X射线可用于X射线衍射分析;5. 对生物细胞有很强的破坏作用;三、 X射线种类;（一）连续（白色） X射线;连续X射线的成因;连续X射线特点;短波限λo：相当于一个电子将其在电场中加速得到的全部动能转化为一个X光子时，该X光子的波长。;连续X射线总强度：;各种因素对连续X射线的影响;X射线管发射连续X射线的效率η为：;连续X射线的用途;连续X射线（小结）;（二）特征X射线;特征X射线的特点;特征X射线的成因;特征X射线的成因; 特征X射线的频率和波长决定于外层电子与内层电子的能量差ΔΕ=Ε外-Ε内 即 hc/λ = hν =ΔΕ =Ε外-Ε内 或 λ =hc/ ΔΕ 因为外层电子的能量差是一定的，所以特征X射线的频率和波长是恒定不变的。;特征X射线的种类;K系特征X射线;L系特征X射线;原子的电子能级与可能产生的特征X射线 ;特征X射线的波长;特征X射线的相对强度;特征X射线的用途;特征X射线（小结）;四．X射线与物质的相互作用;（一）散射;相干散射;非相干散射;;荧光X射线;俄歇电子;X射线与物质的相互作用（小结）;五．X射线的吸收及其应用;线吸收系数;质量吸收系数 ;复杂物质的质量吸收系数 ;质量吸收系数与波长和原子序数的关系;吸收限 ;靶材选择;X射线滤波片 ;滤波原理 ; 滤波片材料的原子序数一般比阳极材料的原子序数小1或2。例如，铜靶用镍作滤波片，钴靶用铁作滤波片。常用的滤波片数据见表1-2 ;连续X射线;特征X射线;X射线与物质的相互作用;吸收限及应用;第二章 Ｘ射线的衍射原理;第一节 倒易点阵简介;单胞的表示方法;七大晶系;14种布拉菲点阵;14种布拉菲点阵;14种布拉菲点阵;14种布拉菲点阵;晶面指数 (Miller指数);晶向指数;六方晶系;图2-1 晶体点阵中的晶面与倒易点阵中相应结点的关系;图2-2 晶体正点阵基矢与倒易点阵基矢的关系; 通过以上对倒易点阵性质的介绍得知：倒易矢量ghkl的方向可以表征正点阵(hkl)晶面的法线方向，而ghkl的长度为(hkl)晶面间距的倒数。 可以看出，如果正点阵的晶轴相互垂直，则倒易轴亦将相互垂直且平行晶轴，如立方和正方晶系。其它晶系则没有这一关系。 由晶体点阵经过倒易变换可建立起相应的倒易点阵。;图2-4 a=0.4nm立方系晶面及其倒易点阵（c及c*轴与图面相垂直）;图16-4 正点阵和倒易点阵的几何对应关系 （见P185）;在晶体中如果若干个晶面同时平行于某一轴向时，则这些晶面属于同一晶带，而这个轴向就称为晶带轴。;图16-7 立方晶体[001]晶带的倒易平面 a) 正空间 b) 倒易矢量 （见P188）;第二节 布拉格定律; X射线在与晶体中束缚较紧的电子相遇时，电子会发生受迫振动并发射与X射线波长相同的相干散射波。 这些波相互干涉，电子散射波干涉的总结果被称为衍射。;图2-5 布拉格方程的导出;布拉格方程：;二、布拉格方程的讨论;1.反射级数;图2-6 二级反射示意图;2.干涉面指数;3.掠射角;4.衍射极限条件;5.应用;作业;第三节 厄瓦尔德图解极其应用; 可以将1/dhkl即OB视为一个矢量ghkl，其原点在O。任一从O出发的矢量，只要其端点触及圆周，即可发生衍射。（在三维空间中，矢量的端点可终止于半径为1/λ的球面上） 也就是说，若X射线沿着球的直径入射，则球面上所有的点均满足布拉格条件，从球心作某点的连线即为衍射方向。 正由于此，这个球就被逻辑地命名为“反射球”。因该表示法首先由厄瓦尔德(P.P. Ewald)提出，故亦称厄瓦尔德球。; 厄瓦尔德作图法表明，晶体的1/dhkl在衍射分析中是极为重要的。 可以对某种晶体作出其相应的1/dhkl矢量（即ghkl）的空间分布图（亦用1/λ为单位