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X射线衍射晶体结构分析实验报告

摘要：

本实验中学生将了解到X射线的产生、特点和应用；理解X射线管产生连续X

射线谱和特征X射线谱的基本原理；用三种个方法研究X射线在NaCl单晶上的衍射，并

通过测量X射线特征谱线的衍射角测定X射线的波长和晶体的晶格常数。

关键词：布拉格公式晶体结构波长

引言：1895年德国科学家伦琴（W.C.Röntgen）在用克鲁克斯管研究阴极射线时，发现

了一种人眼不能看到，但可以使铂氰化钡屏发出荧光的射线，称为X射线。X射线具有很

强的穿透物质的本领。X射线在电场磁场中不偏转，说明X射线是不带电的粒子流。1912

年劳厄（M.VonLaue）等人发现了X射线在晶体中的衍射现象，才证实了X射线本质上是

一种波长很短的电磁辐射，其波长约为10nm到10–2nm之间。X射线是一种波长很短的电

磁波，能穿透一定厚度的物质，并能使荧光物质发光、照相乳胶感光、气体电离。由于X

射线波长与晶体中原子间的距离为同一数量级，至今它仍然是研究晶体结构的有力工具。

正文：

一、实验原理：

1、X射线的产生和X射线的光谱：强度

15.237.2

实验中通常使用X光管来产

10

生X射线。在抽成真空的X光管

特征光谱

内，当由热阴极发出的电子经高压

电场加速后，高速运动的电子轰击8Wβα

由金属做成的阳极靶时，靶就发射

X射线。发射出的X射线分为两

类：（1）如果被靶阻挡的电子的能6

Mo

量不越过一定限度时，发射的是连

续光谱的辐射。这种辐射叫做轫致

4Cr

辐射；（2）当电子的能量超过一定

的限度时，可以发射一种不连续

的、只有几条特殊的谱线组成的线2连续光谱

状光谱，这种发射线状光谱的辐射

叫做特征辐射。连续光谱的性质和

靶材料无关，而特征光谱和靶材料0.50.70.9

有关，不同的材料有不同的特征光波长（Å）

图4—1X射线管产生的X射线的波长谱

谱，这就是为什么称之为“特征”

的原因。

WK态(K电子去除)

K

高速电子

K

α2

原KK

KK辐射α1

子