合肥学院：材料科学（材料物理与化学）教学资源（PPT讲稿）X射线衍射及其应用（高雅）

X射线衍射及其应用

X射线衍射及其应用 高 雅

主要内容 X射线衍射发展历史 X射线衍射原理 X射线衍射实验方法 X射线衍射分析应用

主要内容：  X射线衍射发展历史  X射线衍射原理  X射线衍射实验方法  X射线衍射分析应用

晶体结构分析 材料的结构测定以衍射方法为主 衍射方法(X射线衍射、电子衍射、中子衍射、y射线衍射等)。 Ⅹ射线衍射(德拜粉末照相分析、高温、常温、低温衍射、背 反射和透射劳艾照相,四联衍射、二维探测器等)

 材料的结构测定以衍射方法为主。  衍射方法(X射线衍射、电子衍射、中子衍射、射线衍射等)。  X射线衍射(德拜粉末照相分析、高温、常温、低温衍射、背 反射和透射劳艾照相，四联衍射、二维探测器等)。 晶体结构分析：

发展历史 >1895年,德国物理学家伦琴( WC ROntgen)发现X射线 第一张诺贝尔物理学奖状(1901)授予W.K.伦琴(1845~1923)

一、发展历史 ➢ 1895年,德国物理学家伦琴(W C RÖntgen)发现X射线 第一张诺贝尔物理学奖状(1901)授予W.K.伦琴 (1845～1923)

1912年,德国物理学家劳厄( M von laue)等发现X射线在晶体中 的衍射现象,证明了X射线的波动性和晶体内部结构的周期性。 劳厄(1879~1960)获1914年诺贝尔物理学奖

➢ 1912年,德国物理学家劳厄(M von Laue)等发现X射线在晶体中 的衍射现象，证明了X射线的波动性和晶体内部结构的周期性 。 劳厄(1879~1960)获1914年诺贝尔物理学奖

1912年小布拉格( William Lawrence bragg成功地解释了劳厄的 实验事实。解释了X射线晶体衍射的形成,并提出了著名的布拉格 公式:2dsne=nλ,表明用X射线可以获取晶体结构的信息、。 >1913年老布拉格( William Henry bragg)设计出第一台X射线分光 计,并发现了特征X射线以及成功地测定出了NaC的晶体结构。 亨利布拉格(1862~1942)和 劳伦斯布拉格(1890-1971) 获1915年诺贝尔物理学奖

➢ 1912年,小布拉格(William Lawrence Bragg)成功地解释了劳厄的 实验事实。解释了X射线晶体衍射的形成，并提出了著名的布拉格 公式： 2dsinθ＝nλ，表明用X射线可以获取晶体结构的信息。 ➢ 1913年老布拉格(William Henry Bragg)设计出第一台X射线分光 计，并发现了特征X射线以及成功地测定出了NaCl的晶体结构。 亨利·布拉格(1862~1942)和 劳伦斯·布拉格(1890~1971) 获1915年诺贝尔物理学奖

>1917年,巴克拉( Charles glover barkla)发现元素的次级X射线标 识谱。每一种化学元素产生一种次级X射线辐射,它可被看作是 该元素的特征标志,巴克拉称其为标识X射线。标识谱线被区分 为两个不同的范围:K系列和L系列。 对K系列和L系列的进一步研究得到了有 关原子内部结构的极为重要的结果:是 原子的核电荷,而不是原子量,决定该 原子在元素周期表中的位置。也就是说, 原子的核电荷决定原子的化学属性 巴克拉(1877~1944)1917年诺贝尔物理学奖

➢ 1917年,巴克拉(Charles Glover Barkla)发现元素的次级X射线标 识谱。每一种化学元素产生一种次级X射线辐射，它可被看作是 该元素的特征标志，巴克拉称其为标识X射线。标识谱线被区分 为两个不同的范围：K系列和L系列。 对K系列和L系列的进一步研究得到了有 关原子内部结构的极为重要的结果：是 原子的核电荷，而不是原子量，决定该 原子在元素周期表中的位置。也就是说， 原子的核电荷决定原子的化学属性。 巴克拉(1877~1944)获1917年诺贝尔物理学奖

>1924年,西格班( Karl Manne georg Siegbahn)发现X射线中的光 谱线。X射线标识谱间的辐射起源于原子内部而与外围电子结构 所支配的复杂光谱线及化学性质无关。他证明了巴克拉发现的K 辐射与L辐射的确存在,另外他还发现了M系。他的工作支持波 尔等科学家关于原子内电子按照壳层排列的观点。 西格班(1886-1978)获1924年诺 贝尔物理学奖

➢ 1924年,西格班(Karl Manne Georg Siegbahn)发现X射线中的光 谱线。X射线标识谱间的辐射起源于原子内部而与外围电子结构 所支配的复杂光谱线及化学性质无关。他证明了巴克拉发现的K 辐射与L辐射的确存在，另外他还发现了M系。他的工作支持波 尔等科学家关于原子内电子按照壳层排列的观点。 西格班(1886~1978)获1924年诺 贝尔物理学奖

>2002年,贾科尼( Riccardo giacconi)等发现宇宙X射线源。表彰 “在天体物理学领域取得的卓越成就,尤其是他的研究引导发现 了宇宙X射线源”。 里卡多贾科尼、小柴昌俊、雷蒙德·戴维斯获2002年诺贝尔物 理学奖

➢ 2002年,贾科尼(Riccardo Giacconi)等发现宇宙X射线源。表彰 “在天体物理学领域取得的卓越成就，尤其是他的研究引导发现 了宇宙X射线源”。 里卡多·贾科尼、小柴昌俊、雷蒙德·戴维斯获2002年诺贝尔物 理学奖

X-射线结晶学方面获得的诺贝尔奖 >1901:诺贝尔物理学奖授予 Wilhelm Conrad Rontgen发现X-射 线 >1914:诺贝尔物理学奖授予 Max TheodorFelix von laue发现X 射线衍射 >1915:诺贝尔物理学奖授予 William Henry bragg和 William Lawrence bragg布拉格定律及晶体结构 1962:诺贝尔化学奖授予 Max perutz和 John Cowdery Kendrew 血红蛋白和肌红蛋白的结构(同晶置换) 1962:诺贝尔医学奖授予 James Dewey Watson, Francis harry Compton Crick FH Maurice Hugh Frederick Wilkins( Rosalind Franklin) 从纤维衍射得到DNA结构 >1964:诺贝尔化学奖授予 Dorothy Crowfoot Hodgkin维生素的 B12晶体结构

X-射线结晶学方面获得的诺贝尔奖 ➢ 1901：诺贝尔物理学奖授予Wilhelm Conrad RÖntgen.发现X-射 线. ➢ 1914：诺贝尔物理学奖授予Max TheodorFelix von Laue.发现X- 射线衍射. ➢ 1915：诺贝尔物理学奖授予William Henry Bragg和 William Lawrence Bragg.布拉格定律及晶体结构. ➢ 1962：诺贝尔化学奖授予Max Perutz和John Cowdery Kendrew. 血红蛋白和肌红蛋白的结构(同晶置换). ➢ 1962：诺贝尔医学奖授予James Dewey Watson, Francis Harry Compton Crick和Maurice Hugh Frederick Wilkins(Rosalind Franklin). 从纤维衍射得到DNA结构. ➢ 1964：诺贝尔化学奖授予Dorothy Crowfoot Hodgkin.维生素的 B12晶体结构