文档介绍：X射线衍射分析仪谢金龙一、X射线产生二、X射线与物质的相互作用三、X射线衍射原理四、试验方法及样品制备五、粉末衍射仪的工作方式一、X射线的产生X射线是1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线时发现的。X射线是高速运动的荷电粒子(例如电子)在突然减速时产生的。高速运动的电子与靶材作用可能存在两种情况:(a)电子与原子的核心电场作用(b)电子与核外电子作用X射线的波动性与粒子性是X射线具有的客观属性(a)波动性:1913年德国物理学家劳厄()等发现X射线衍射现象,从而证实了X射线本质是一种电磁波,它与可见光一样,X射线以光速沿直线传播,其电场强度矢量E和磁场强度矢量H相互垂直,并位于垂直于X射线传播方向的平面上。通常X射线波长范围为10~,~。(b)粒子性:X射线在空间传播具有粒子性,或者说X射线是由大量以光速运动的粒子组成的不连续的粒子流,这些粒子叫光量子,每个光量子具有能量:每个光量子的能量是X射线的最小能量单位。当它和其他元素的原子或电子交换能量时只能一份一份地以最小能量单位被原子或电子吸收。二、X射线与物质相互作用a、相干散射经典电动力学理论指出,X射线是一种电磁波,当它通过物质时,在入射束电场的作用下,物质原子中的电子将被迫围绕其平衡位置振动,同时向四周幅射出与入射X射线波长相同的散射X射线,称之为经典散射。由于散射波与入射波的频率或波长相同,位相差恒定,在同一方向上各散射波符合相干条件,故又称为相干散射。相干散射是X射线在晶体中衍射的基础b、非相干散射当X射线光量子冲击束缚力较小的电子或自由电子时,产生一种反冲电子,而入射X射线光置于自身则偏离入射方向(散射角为)。散射X射线光量子的能量固部分转化为反冲电子的动能而降低波长增大。散射波的位向与入射波的位相之间不存在固定关及故这种散射波是不相干的,故称之为非相干散射或称康普顿-吴有训散射。c、荧光辐射当X射线光量子具有足够高的能量时,可以将被照射物质原子中的内层电子激发出来,使原子处于激发状态,通过原子中壳层上的电子跃迁辐射出X射线特征谱线。这种利用X射线激发作用而产生的新特征谱线称为二次特征辐射也称为荧光辐射。入射X射线光量子的能量加必须等于或大于特此原子某一壳层的电子激发出所需要的脱出功。即:hK=hc/KeVK式中VK为K系辐照的激发电压,K为产生K系激发的最长波长,称为K系特征辐射的激发限d、X射线的衰减X射线穿透过物质时,其强度要衰减。衰减的程度随所穿过物质厚度的增加按指数规律减弱,即:I=I0e-lx式中I0和I分别为入射X射线强度和穿透过厚度为x的物质后的X射线强度;l为衰减系数也称线吸收系数。对于同一物质,线吸收系数正比于它的密度,为此引入质量吸收系数m,m=l/。质量吸收系数很大程度上取决于物质的化学成分和被吸收的入射x射线波长。