《材料研究方法》课程教学课件（PPT讲稿）第一章 X射线的性质

第一章X射线的性质 伟大的物理学家，射线发现者-伦琴 德国物理学家伦琴在研究真空管高压放电现象时偶然发现的。当时， 他发现凳子上的镀有氰亚铂酸钡的硬纸板发出荧光

第一章 X射线的性质 伟大的物理学家,X射线发现者-伦琴 德国物理学家伦琴在研究真空管高压放电现象时偶然发现的。当时， 他发现凳子上的镀有氰亚铂酸钡的硬纸板发出荧光

X射线的断纪元 .1895年德国物理学家-“伦琴”发现X射线 .1895-1897年伦琴搞清楚了X射线的产生、传 播、穿透力等大部分性质 .1901年伦琴获诺贝尔奖 .1912年劳埃进行了晶体的X射线衍射实验

X射线的新纪元 .1895年德国物理学家-“伦琴”发现X射线 .1895-1897年伦琴搞清楚了X射线的产生、传 播、穿透力等大部分性质 .1901年伦琴获诺贝尔奖 .1912年劳埃进行了晶体的X射线衍射实验

X射线最早的应用 在X射线发现后几个月 100 医生就用它来为病人 服务 右图是纪念伦琴发现X 射线100周年发行的纪 念封 100 Jahre Entdeckung der Rontgenstrahlen Erstausgabe 9.3.95 x射线的发现相应用使人们对晶体的认识 53111 从光学显微镜的微米数量级深入到纳米数 量级，从而对金属的特性才有了更加接近 本质的认识

X射线最早的应用 • 在X射线发现后几个月 医生就用它来为病人 服务 • 右图是纪念伦琴发现X 射线100周年发行的纪 念封 x射线的发现相应用使人们对晶体的认识 从光学显微镜的微米数量级深入到纳米数 量级，从而对金属的特性才有了更加接近 本质的认识

与X射线及晶体衍射有关的部分诺贝尔奖获得者名单 年 学科 得奖者 内容 份 1901 物理 伦琴Wilhelm Conral Rontgen X射线的发现 1914 物理 劳埃Max yon Laue 晶体的X射线衍射 1915 物理 亨利.布拉格Henry Bragg 晶体结构的X射线分析 劳伦斯.布拉格Lawrence Bragg. 1917 物理 巴克拉Charles Glover Barkla 元素的特征X射线 1924 物理 卡尔.西格班Karl Manne Georg Siegbahn X射线光谱学 1937 物理 戴维森Clinton Joseph Davisson 电子衍射 汤姆孙George Paget Thomson 1954 化学 鲍林Linus Carl Panling 化学键的本质 1962 化学 肯德鲁John Charles Kendrew 蛋白质的结构测定 帕鲁兹Max Ferdinand Perutz 1962 生理医学 Francis H.C.Crick、JAMES d.Watson、 脱氧核糖核酸DNA测定 Maurice h.f.Wilkins 1964 化学 Dorothy Crowfoot Hodgkin 青霉素、B12生物晶体测定 1985 化学 霍普特曼Hlerbert Hauptman 直接法解析结构 卡尔Jerome Karle 鲁斯卡E.Ruska 电子显微镜 1986 物理 宾尼希G.Binnig 扫描隧道显微镜 罗雷尔H.Rohrer 物理 布罗克豪斯B.N.Brockhouse 中子谱学 1994 沙尔C.G.Shul1 中子衍射

• 与X射线及晶体衍射有关的部分诺贝尔奖获得者名单 年 份 学 科 得奖者 内 容 1901 物理 伦琴Wilhelm Conral Rontgen X射线的发现 1914 物理 劳埃Max von Laue 晶体的X射线衍射 亨利.布拉格Henry Bragg 劳伦斯.布拉格Lawrence Bragg. 1917 物理 巴克拉Charles Glover Barkla 元素的特征X射线 1924 物理 卡尔.西格班Karl Manne Georg Siegbahn X射线光谱学 戴维森Clinton Joseph Davisson 汤姆孙George Paget Thomson 1954 化学 鲍林Linus Carl Panling 化学键的本质 肯德鲁John Charles Kendrew 帕鲁兹Max Ferdinand Perutz 1962 生理医学 Francis H.C.Crick、JAMES d.Watson、 Maurice h.f.Wilkins 脱氧核糖核酸DNA测定 1964 化学 Dorothy Crowfoot Hodgkin 青霉素、B12生物晶体测定 霍普特曼Herbert Hauptman 卡尔Jerome Karle 鲁斯卡E.Ruska 电子显微镜 宾尼希G.Binnig 扫描隧道显微镜 罗雷尔H.Rohrer 布罗克豪斯 B.N.Brockhouse 中子谱学 沙尔 C.G.Shull 中子衍射 直接法解析结构 1915 物理 晶体结构的X射线分析 1937 物理 电子衍射 1986 物理 1994 物理 1962 化学 蛋白质的结构测定 1985 化学

10-6nm 10-3nm Gamma 10-4nm rays X射线的本质 10-3nm 10-2 nm 10-1nm X rays 1nm 400nm 10 nm Ultraviolet Violet 与可见光一样， radiation Blue 100nm Green X射线也是电磁 103nm=1m Yellow 10m Visible light Orange 波的一种，具有 Red 1004m Infrared 700nm 波粒二像性。波 1000m=1mm radiation 10 mm 1 cm- Microwaves 长在10-8cm左右。 10 cm- 100cm=1m十 10m 100m Radio waves 1000m=1km 10 km 100km

X射线的本质 与可见光一样， X射线也是电磁 波的一种，具有 波粒二像性。波 长在10－8cm左右

X射线的性质 >X射线穿透能力强，可以透过很多可见光不能透过的物质。 >人的肉眼看不见X射线，但X射线能使气体电离，使照相底 片感光，能穿过不透明的物体，还能使荧光物质发出荧光。 >X射线呈直线传播，在电场和磁场中不发生偏转；当穿过物 体时仅部分被散射。 >X射线对动物有机体（其中包括对人体）能产生巨大的生理 上的影响，能杀伤生物细胞

X射线的性质 ➢ X射线穿透能力强，可以透过很多可见光不能透过的物质。 ➢ 人的肉眼看不见X射线，但X射线能使气体电离，使照相底 片感光，能穿过不透明的物体，还能使荧光物质发出荧光。 ➢ X射线呈直线传播，在电场和磁场中不发生偏转；当穿过物 体时仅部分被散射。 ➢ X射线对动物有机体（其中包括对人体）能产生巨大的生理 上的影响，能杀伤生物细胞

X射线的液粒二相性 E=hv= hc 1 2 -mv 九 2 h

X射线的波粒二相性  h p = 2 2 1 m v hc E = h = =  

波动性 ·X射线的波长范围： 0.01~100A ·表现形式：在晶体作衍射光栅观 察到的X射线的衍射现象，即证 明了X射线的波动性

波动性 • X射线的波长范围： 0.01~100 Å • 表现形式：在晶体作衍射光栅观 察到的X射线的衍射现象，即证 明了X射线的波动性

·硬X射线：波长较短的硬X射线能量较高，穿透性较强， 适用于金属部件的无损探伤及金属物相分析。 ·软X射线：波长较长的软X射线能量较低，穿透性弱， 可用于分析非金属的分析。 ·X射线波长的度量单位常用埃(A)或晶体学单位(KX) 表示；通用的国际计量单位中用纳米(nm)表示，它 们之间的换算关系为：1nm=10A=109m 1kX=1.0020772±0.000053A(1973年值)

• 硬X射线：波长较短的硬X射线能量较高，穿透性较强， 适用于金属部件的无损探伤及金属物相分析。 • 软X射线：波长较长的软X射线能量较低，穿透性弱， 可用于分析非金属的分析。 • X射线波长的度量单位常用埃（Å）或晶体学单位（kX） 表示；通用的国际计量单位中用纳米（nm）表示，它 们之间的换算关系为： 1nm=10 Å =10-9m 1kX=1.0020772±0.000053 Å(1973年值)

粒子性 特征表现为以光子形式辐射和吸收时具有的一 定的质量、能量和动量。 ·表现形式为在与物质相互作用时交换能量。如 光电效应；二次电子等。 ·X射线的频率V、波长入以及其光子的能量E、动 量p之间存在如下关系 E=hv= hc h P= ·式中h一一普朗克常数，等于6.625×1034J.s; c—X射线的速度，等于2.998×1010cm/s

粒子性 • 特征表现为以光子形式辐射和吸收时具有的一 定的质量、能量和动量。 • 表现形式为在与物质相互作用时交换能量。如 光电效应；二次电子等。 • X射线的频率ν、波长λ以及其光子的能量E、动 量p之间存在如下关系： • 式中h——普朗克常数，等于6.625×10-34J.s; c——X射线的速度，等于2.998×1010 cm/s.   hc E = h =  h p =