石河子大学：《综合物理实验》课程PPT教学课件（近代物理实验）晶体的X射线衍射

晶体的X射线衍射 石河子大学物理系近代物理实验课程组 2014-2015第一学期 尖X 7

1 晶体的X射线衍射 石河子大学物理系近代物理实验课程组 2014-2015第一学期

晶体的定义 由原子、分子或高子等散粒在三雅空间按一定親 律、周期性重复排列所构成的固体物质。 晶态猪构示意固 非晶态结构示意图 垢

2 由原子、分子或离子等微粒在三维空间按一定规 律、周期性重复排列所构成的固体物质。 晶体的定义 晶态结构示意图 非晶态结构示意图

晶体的親则儿何外形，只是晶体阳部格子构造的外在表现。 红宝石，绿宝石、蓝宝石，雪花 锗酸铋 电气石 X

3 晶体的规则几何外形，只是晶体内部格子构造的外在表现

晶体的特性 具有规则的几何外形，有固定的熔点。 自范性：在适宜条件下， 晶体能够自发地呈现 封闭的、规侧的多面体外形。 各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物 理性质。 对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的 对称性。 晶体对x射线衍射 X险 折

4 (1) 具有规则的几何外形,有固定的熔点。 晶体的特性 自范性：在适宜条件下，晶体能够自发地呈现 封闭的、规则的多面体外形。 (2) 各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物 理性质。 (3) 对称性：晶体的外形和内部结构都具有特有的 对称性。 (4) (5) 晶体对X射线衍射

多晶体 由两个以上同种或异种单晶组成的结晶 物质，各单晶通过晶界结合在一起。 红宝石ruby A2O3-Cr 天然石英玻璃 7

5 由两个以上同种或异种单晶组成的结晶 物质，各单晶通过晶界结合在一起。 多晶体 红宝石 ruby Al2O3 -Cr 天然石英玻璃

晶体结构和点阵 晶体内部结构概括为是由一些相同点子在空间有规 则作周期性无限分布，这些点子的总体称为点阵。 NaCI的晶格和晶胞 (晶体结构中具有代表性的最小重复单位，称为晶胞。 垢

6 晶体内部结构概括为是由一些相同点子在空间有规 则作周期性无限分布，这些点子的总体称为点阵。 晶体结构和点阵 晶体结构中具有代表性的最小重复单位，称为晶胞

14种布拉维格子就是在满足划分原则的条件下得到的 格子，称为正当格子.因此，按照宏观对称性分类，晶体结 构可分为： 7大晶系 14种空间点阵型式 32个点群（种对称类型） 230个空间群（微观对称性）

7 14 种布拉维格子就是在满足划分原则的条件下得到的 格子, 称为正当格子. 因此, 按照宏观对称性分类, 晶体结 构可分为： 7大晶系 230个空间群(微观对称性) 32个点群(种对称类型) 14种空间点阵型式

射线 X射线：波长~1A量级的电磁波，或能量在~10KeV的光量子。 波 长 1 um 100nm 10nm 1 nm 0.1nm=1A CuKa IR VUV 极紫外 Soft X-rays 2ao UV Extreme Ultraviolet 软X射线 Hard X-rays Si Ck Sik Cuk 1eV 10 eV 100eV 1 keV 10 keV 光子能量 常用术语含义由来： 软X射线：穿透能力弱一“软” ·硬X射线：穿透能力强一“硬” 巴X险

8 x射线

书末舒射原理 ■1915年Debye,Scherrer和Hull提出多晶衍射 (粉末衍射)的方法； ■样品由很多微小的晶体颗粒（粉末）组成。单个晶 体颗粒（粉末）里面的原子（电子）产生衍射（振 幅叠加)；各个晶体颗粒的衍射互相之间没有相干 (衍射的强度叠加)。 尖X台 蚯

9 ◼ 1915年Debye，Scherrer和Hull提出多晶衍射 （粉末衍射）的方法； ◼ 样品由很多微小的晶体颗粒（粉末）组成。单个晶 体颗粒（粉末）里面的原子（电子）产生衍射（振 幅叠加）；各个晶体颗粒的衍射互相之间没有相干 （衍射的强度叠加）。 粉末衍射原理

老射孩舒射方法 利用x-ray在晶体中衍射显示的图像特征分析晶 体结构及与结构有关的问题称为x-ray结构分析。 一束波长入的平行x-ray照射到晶面间距为d的一 组晶面上，当入射角θ满足布拉格方程时，即可 发生衍射。不同的反射面以(hkI)标志。 晶体对X-射线的衍射 →Bragg方程 2dsin0=nλ n取正整数 X 垢

10 • 利用x-ray在晶体中衍射显示的图像特征分析晶 体结构及与结构有关的问题称为x-ray结构分析。 • 一束波长λ的平行x-ray照射到晶面间距为d的一 组晶面上，当入射角θ满足布拉格方程时，即可 发生衍射。不同的反射面以（hkl）标志。 x射线衍射方法 2 d sin = n  n 取正整数 晶体对X-射线的衍射 Bragg 方程   d