上海交通大学：《材料组织结构表征》课程教学资源（课件讲义）2017-X射线衍射2-射线性质

二、X射线的性质

二、X射线的性质

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二、X射线的性质 ·X射线的本质 ·X射线与物质的交互作用 ·X射线发生器 ·X射线的防护 Wilhelm Conrad Rontgen and the first human X-ray photo

二、X射线的性质 • X射线的本质 • X射线与物质的交互作用 • X射线发生器 • X射线的防护 Wilhelm Conrad Röntgen and the first human X-ray photo

X-ray related Nobel Prize ·Vilhelm Conrad Rδntgen(1901) Max Theodor Felix von Laue (1914) o Sir William Henry/Lawrence Bragg (1915) Charles Glover Barkla(1917) James D.Watson Francis Crick(1962) Adenine hymine Guanine Cytosine Sugar phosphate backbone U.S.National Library of Medicine

X-ray related Nobel Prize • Wilhelm Conrad Röntgen (1901) • Max Theodor Felix von Laue (1914) • Sir William Henry/Lawrence Bragg (1915) • Charles Glover Barkla (1917) • James D. Watson & Francis Crick (1962)

X射线的本质 E Wavelength,入 波粒二象性 波动性：A=Ancos2m-t) A=Aoei(-@t) H 粒子性： Wavelength,入 E=hu=h h hv 电磁波 P= ultraviolet shortwave 波长很短， gamma X-rays rays infrared radar FM TV AM rays rays 0.01-10nm 104 102 10”一109 1061041021 102 10 X射线的强度 Wavelength (meters) Visible Light” 770~350nm- 单位面积上的能量 XRD 0.05-0.25nm 400 500 600 700 Wavelength(nanometers)

X射线的本质 波长很短， 0.01-10nm 770～350nm 电磁波 波粒二象性 XRD 0.05-0.25nm 波动性： 粒子性： X射线的强度 单位面积上的能量

阴极射线管 3 5 1一高压变压器 2一灯丝变压器 3一X射线管 4一阳极5一阴极6一电子7一X射线

阴极射线管

连续X射线谱（韧致辐射） =1.24/U g2 U X射线的强度 150kV 50mA 单位面积上的能量 78-P1 7 \A0 74-W 40 47-Ag 2 30 42-Mo 29-Cu 24-Cr 13 A 0 ASWL0.05 0.1 0.15 ASWL 入m AsWL Am λ/nm eU=hymox =hc/ 连续谱 a izu2

连续X射线谱(韧致辐射) 2 I 连续谱   iZU h max hc 0 eU   0 1.24 U X射线的强度 单位面积上的能量

特征X射线谱（特征辐射） 11 10 First observed by Barkla Sadler in 1909 特征时 6 5 Mo 3 25 连续钢射 3 20 2 15 10 5 0.2 短放

特征X射线谱(特征辐射) Mo First observed by Barkla & Sadler in 1909

返回基态 发出光 + K态（撞走K电子） 不同外层电子跃迁至同一内层所辐射出 Ka K, 的特征谱线，属于同一线系 K系、L系、M系 L态（撞走L电子） 电子跃迁所跨越能级数目1,2,3. L。 L层到K层：Ka M层到K层：KB I(AKa)=51(aKe) M态（撞走M电子） M Ma N N态（撞走N电子） 撞走价电子 AKd or<1KB 0 中性原子

不同外层电子跃迁至同一内层所辐射出 的特征谱线，属于同一线系 K系、L系、M系 返回基态 发出光 + 电子跃迁所跨越能级数目1，2，3… L层到K层： Kα M层到K层： Kβ > or < ?

特征X射线谱（特征辐射） n l 2 Dsn 轨道兼并，兼并度j M shell 3 -3/2Mm P 1/2 "Pu 1/2 I :Sm j=1+s LB1 跃迁遵守拉波特定则 32 m2P32 L shell 21 -I2LI'Pn La2 1/212Sn △l=±1，△j=0或士1 兼并轨道电子数：2j+1 lKa:k2=2:1 lK1>or<1K2？ Ka2 KB1 K shell 10 I K'Sin Kal KB2 (b) 产生特征X射线的原子能级示意图 AKa=(2 AKon+AKa2)/3

特征X射线谱(特征辐射) 产生特征X射线的原子能级示意图 跃迁遵守拉波特定则 l＝1， j＝0或1 兼并轨道电子数：2j+1 IKα1：IKα2=2:1 轨道兼并，兼并度j j = |l + s| > or < ?