《X射線(xiàn)衍射分析》PPT課件

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1、材料結(jié)構(gòu)表征及應(yīng)用授課人：李草licao0415@163.com13476179005QQ：81925904課程教學(xué)內(nèi)容材料結(jié)構(gòu)表征緒論紅外吸收光譜光譜及激光拉曼光譜核磁共振波譜質(zhì)譜X射線(xiàn)衍射分析電子顯微技術(shù)X射線(xiàn)光電子能譜分析材料熱分析教學(xué)參考書(shū)目《材料結(jié)構(gòu)表征及應(yīng)用》，吳剛主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2012。《材料分析方法》，王軼農(nóng)主編，大連理工大學(xué)出版社，2012?！禭射線(xiàn)衍射技術(shù)及其應(yīng)用》，姜傳海編著，華東理工大學(xué)出版社，2010?！毒w學(xué)基礎(chǔ)》，秦善編著，北京大學(xué)出版社，2004。《電子顯微分析》，章曉

2、中編著，清華大學(xué)出版社，2006?！稈呙桦婄R與能譜儀分析技術(shù)》，張大同編著，華南理工大學(xué)出版社，2009。《儀器分析》，武漢大學(xué)化學(xué)系編，高等教育出版社，2001。第五章X射線(xiàn)衍射分析主要內(nèi)容：X射線(xiàn)的物理基礎(chǔ)X射線(xiàn)衍射原理（布拉格方程）X射線(xiàn)衍射方法在材料研究中的應(yīng)用在1895年以前，由陰極射線(xiàn)管產(chǎn)生的X射線(xiàn)在實(shí)驗(yàn)里已經(jīng)存在了30多年，在射線(xiàn)發(fā)現(xiàn)前，不斷有人抱怨，放在陰極射線(xiàn)管附近的照相底片模糊或感光。1895年11月8日傍晚，倫琴在研究陰極射線(xiàn)管中氣體放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了避免雜光對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，他用黑紙板將管子

3、包起來(lái)，卻發(fā)現(xiàn)距陰極管一段距離外的一塊涂有鉑氰酸鋇結(jié)晶物質(zhì)的屏幕發(fā)出了熒光。倫琴馬上意識(shí)到,這可能是一種前所未有的新射線(xiàn)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，射線(xiàn)來(lái)自陰極射線(xiàn)管管壁。X射線(xiàn)的發(fā)現(xiàn)令人驚奇的是當(dāng)用木頭等不透明物質(zhì)擋住這種射線(xiàn)時(shí)，熒光屏仍然發(fā)光，而且這種射線(xiàn)能使黑紙包住的照相底片感光，不被電磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)。經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的研究，他未能搞清這種射線(xiàn)的本質(zhì)，因此賦予它一個(gè)神秘的名字--X射線(xiàn)。1895年12月28日，倫琴向德國(guó)物理學(xué)醫(yī)學(xué)會(huì)遞交了第一篇關(guān)于X射線(xiàn)的論文，《論新的射線(xiàn)》，并公布了他夫人的X射線(xiàn)手骨照片。X射線(xiàn)的發(fā)現(xiàn)X射線(xiàn)

4、的歷史1895年，著名的德國(guó)物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線(xiàn)；—1901年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1908-1911，英國(guó)物理學(xué)家巴克拉發(fā)現(xiàn)次級(jí)X射線(xiàn)及特征X射線(xiàn)；—1917年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1912年，德國(guó)物理學(xué)家勞厄提出X射線(xiàn)是電磁波的假設(shè)，并推測(cè)X射線(xiàn)在晶體中衍射的存在；—1914年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。勞厄的假設(shè)由著名德國(guó)物理學(xué)家索末菲的學(xué)生弗雷德里希等通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)。1913年，英國(guó)物理學(xué)家布拉格父子利用X射線(xiàn)衍射測(cè)定了NaCI晶體的結(jié)構(gòu)，從此開(kāi)創(chuàng)了X射線(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)分析的歷史；—1915年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。美國(guó)物理學(xué)家康普頓發(fā)

5、現(xiàn)了非彈性散射；—1927年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。美籍荷蘭物理學(xué)家德拜用X射線(xiàn)衍射法研究分子結(jié)構(gòu)；—1936年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。美國(guó)生物學(xué)家馬勒用X射線(xiàn)誘導(dǎo)基因突變；—1946年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。X射線(xiàn)的歷史英國(guó)物理學(xué)家霍奇金夫人測(cè)定維生素B12的結(jié)構(gòu)；—1964年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。美國(guó)科學(xué)家柯馬克和英國(guó)科學(xué)家蒙斯菲爾德發(fā)明計(jì)算機(jī)控制的X射線(xiàn)斷層掃描（CT）；—1979年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。瑞典物理學(xué)家瑟巴發(fā)現(xiàn)X射線(xiàn)光電子能譜；—1981年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。X射線(xiàn)的歷史1.X射線(xiàn)本質(zhì)與可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)、紫外線(xiàn)以及宇宙射線(xiàn)完全相同，均屬電

6、磁波或電磁輻射；2.X射線(xiàn)的波長(zhǎng)：10-2~102?3.X射線(xiàn)的波長(zhǎng)?（?）、振動(dòng)頻率?（Hz）和傳播速度C（m·s-1）符合X射線(xiàn)的性質(zhì)4.X射線(xiàn)具有波粒二象性，可看成具有一定能量E、動(dòng)量P的X光流子h為普朗克常數(shù)，h=6.626?10-34J.sX射線(xiàn)的性質(zhì)X射線(xiàn)具有很高的穿透能力，可以穿過(guò)黑紙及許多對(duì)于可見(jiàn)光不透明的物質(zhì)；X射線(xiàn)肉眼不能觀(guān)察到，但可以使照相底片感光。在通過(guò)一些物質(zhì)時(shí)，使物質(zhì)原子中的外層電子發(fā)生躍遷發(fā)出可見(jiàn)光；X射線(xiàn)能夠殺死生物細(xì)胞和組織，人體組織在受到X射線(xiàn)的輻射時(shí)，生理上會(huì)產(chǎn)生一定的反

7、應(yīng)。不同的表現(xiàn)主要是：X射線(xiàn)在光潔的固體表面上不會(huì)發(fā)生象可見(jiàn)光那樣的反射，因而不易用鏡面把它聚焦和變向。X射線(xiàn)在物質(zhì)分界面上只發(fā)生微小折射，折射率稍小于1。故X射線(xiàn)由空氣射入固體中或由固體射入空氣中時(shí)，偏折非常小，可近似認(rèn)為是直線(xiàn)傳播，因而它不能象可見(jiàn)光那樣用透鏡來(lái)加以會(huì)聚和發(fā)放，也不能用棱鏡分光、變向。X射線(xiàn)的波長(zhǎng)與晶體中原子間距相當(dāng)，故在通過(guò)晶體時(shí)會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，而可見(jiàn)光的波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于晶體中原子間距，故通過(guò)晶體時(shí)不會(huì)發(fā)生衍射，因而只可用X射線(xiàn)研究晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)。測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)和晶格常數(shù)；物相的定性和定量測(cè)定；測(cè)

8、定晶體缺陷；利用小角散射測(cè)定大分子結(jié)構(gòu)和微粒尺寸。局限性無(wú)法給出材料微觀(guān)成分分布和結(jié)構(gòu)的不均勻性信息，且不能分析微區(qū)形貌。X射線(xiàn)的應(yīng)用高速運(yùn)動(dòng)的電子流?射線(xiàn)X射線(xiàn)中子流高能輻射流在突然被減速時(shí)均能產(chǎn)生X射線(xiàn)X射線(xiàn)的產(chǎn)生X射線(xiàn)管示意圖X射線(xiàn)管X射線(xiàn)管電子槍?zhuān)寒a(chǎn)生電子并將電子束聚焦，鎢絲繞成螺旋式，通以電流鎢絲燒熱放出自由電子。金屬靶：發(fā)射X射線(xiàn)，陽(yáng)極靶通常由傳熱性好熔點(diǎn)較高的金屬材料制成，如銅、鉆、鎳