陕西师范大学：《近代物理实验》课程教学课件（PPT讲稿）X射线衍射 X Ray Diffraction, XRD

X射线衍射: X Ray Diffraction, XRD

1 X射线衍射 • X Ray Diffraction, XRD

X射线的发现德国物理学家伦琴1895年，1研究阴极射线时发现，由于对其本质不了解，称为X射线亦称伦琴射线Roentgen2

2 X射线的发现 ◆ 1895年，德国物理学家伦琴 研究阴极射线时发现，由于对 其本质不了解，称为X射线， 亦称伦琴射线。 Roentgen

X射线的发现1912年发现了X射线通过晶体时产生的衍射现象，从而导致了X射线衍射技术的诞生，它成为研究晶体内部结构的重要技术手段。他因此项成果于劳厄（1879～1960)1914年获奖。德国物理学家3

3 X射线的发现 劳厄(1879～1960) 德国物理学家 1912年发现了X射线通过晶 体时产生的衍射现象，从而导 致了X射线衍射技术的诞生，它 成为研究晶体内部结构的重要 技术手段 。 他因此项成果于 1914年获奖

X射线的发现L.布拉格（1890～1971）H.布拉格(1862～1942)布拉格父子于1913年借助X射线成功地测出金刚石的晶体结构，并提出了“布拉格公式”，为最终建立现代晶体学打下了基础于1915年获奖。当时，小布拉格年仅25岁，是至今为止最年轻的诺贝尔奖获得者

4 X射线的发现 L.布拉格(1890～1971) H.布拉格(1862～1942) 布拉格父子于1913年借助X射线成功地 测出金刚石的晶体结构，并提出了“布拉格 公式”，为最终建立现代晶体学打下了基础， 于1915年获奖。当时，小布拉格年仅25岁， 是至今为止最年轻的诺贝尔奖获得者

x射线的本质红外区X射线区紫外区微波区无线电区可见光区X射线的本质是一种电磁波，与可见光完全相同，仅仅是波长短，波长为10-2-102A，即0.001nm-10nm,介于紫外线与射线之间，因此不能用肉眼观察到；同样能产生反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振和吸收等现象。5

X射线区 紫外区 可见光区 红外区 微波区 无线电区 X射线的本质 X射线的本质是一种电磁波，与可见光完全相同，仅 仅是波长短，波长为10-2-10 2Å，即0.001nm-10nm,介于紫外 线与γ射线之间，因此不能用肉眼观察到；同样能产生反 射、折射、散射、干涉、衍射、偏振和吸收等现象。 5

x射线的产生原理原理：高速运动的电子与物体碰撞时，发生能量转换，电子的运动受阻失去动能，其中99%的能量转换为热量，而1%的能量转换为X射线6

6 X射线的产生原理 ◆原理：高速运动的电子与物体碰撞时，发生能量转 换，电子的运动受阻失去动能，其中99%的能量转换 为热量，而1%的能量转换为X射线。 ：

X射线的产生X射线产生的三个基本条件高电压产生自由电子：X射线电子真空使电子作定向靶（对明极）时线灯较（排极）低压电源的高速运动；在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突然减速或停止。7

7 X射线的产生 ◆X射线产生的三个基本条件 ●产生自由电子； ●使电子作定向 的高速运动； ●在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突 然减速或停止。 ：

X射线的产生过程演示X射线/玻璃钨灯丝冷却水电子接变压器220V400mA电流金属靶X射线金属聚灯罩铍窗口40KV高压KVIUX射线管部面示意图8

8 接变压器 玻璃 钨灯丝 金属聚灯罩 铍窗口 金 属 靶 冷却水 电子 X射线 X射线 X射线管剖面示意图 X射线的产生过程演示 40KV高压 220V400mA电流

X射线谱由X射线管发射出来的X射线可以分为两种类型：连续X射线标识X射线

9 X射线谱 ◆由X射线管发射出来的X射线可以分为两 种类型： ●连续X射线 ●标识X射线 ：

连续X射线谱的产生机理连续X射线具有连续波长的X射线，构成连续X射线谱，它和可见光相似，亦称多色x射线。产生机理：能量为eV的电子与阳极靶的原子碰撞时，电子失去自已的能量，其中部分以光子的形式辐射碰撞一次产生一个能量为hv的光子，这样的光子流即为X射线。单位时间内到达阳极靶面的电子数目是极大量的，绝大多数电子要经历多次碰撞，产生能量各不相同的辐射，因此出现连续X射线谱。10

10 连续X射线谱的产生机理 ◆连续X射线 ●具有连续波长的X射线，构成连续X射线谱，它和可 见光相似，亦称多色X射线。 ●产生机理：能量为eV的电子与阳极靶的原子碰撞时， 电子失去自己的能量，其中部分以光子的形式辐射， 碰撞一次产生一个能量为hv的光子，这样的光子流即 为X射线。单位时间内到达阳极靶面的电子数目是极 大量的，绝大多数电子要经历多次碰撞，产生能量各 不相同的辐射，因此出现连续X射线谱