文档介绍：图4—1 X射线管产生的X射线的波长谱
浙江师范大学实验报告
X射线衍射晶体结构分析
摘要：本实验中学生将了解到X射线的产生、特点和应用；理解X射线管产生连续X 射线谱和特征X射线谱的基本原理；用三种个方法研究X射线在NaCl单晶上的衍射，并通过测量X射线特征谱线的衍射角测定X射线的波长和晶体的晶格常数。
关键词：布拉格公式晶体结构波长弓I 言：1895年德国科学家伦琴()在用克鲁克斯管研究阴极射线时，发现了一种人眼不能看到，但可以使钳氤化根屏发出荧光的射线，称为X射线。X射线具有很强的穿透物质的本领。X射线在电场磁场中不偏转，说明X射线是不带电的粒了流。1912 年劳厄()等人发现了 X射线在晶体中的衍射现象，才证实了 X射线本质上是一种波长很短的电磁辐射，其波长约为10nm到10-2nm之间。X射线是一种波长很短的电磁波，能穿透一定厚度的物质，并能使荧光物质发光、照相乳胶感光、气体电离。由于X 射线波长与晶体中原了间的距离为同一数量级，至今它仍然是研究晶体结构的有力工具。
正文:
一、实验原理：
1、X射线的产生和X射线的光谱:
实验中通常使用X光管来产生X射线。在抽成真空的X光管内，当由热阴极发出的电子经高压电场加速后，高速运动的电子轰击由金属做成的阳极靶时，靶就发射 X射线。发射出的X射线分为两类(1)如果被靶阻挡的电子的能量不越过一定限度时，发射的是连续光谱的辐射。这种辐射叫做切致辐射；(2)当电子的能量超过一定的限度时，可以发射一种不连续的、只有几条特殊的谱线组成的线状光谱，这种发射线状光谱的辐射叫做特征辐射。连续光谱的性质和靶材料无关，而特征光谱和靶材料有关，不同的材料有不同的特征光谱，这就是为什么称之为“特征” 的原因。
WM
K态（K电子去除）
辐射
激成
WN
0
N态（N电子去除）价电子去除中性原子
L态（L电子去除）
L
激发
Ma
M态（M电子去除）
图4—2元素特征X射线的激发机理
（1）连续光谱
连续光谱又称为“白色”X射线，包含了从短波限端开始的全部波长，其强度随波长变化连续地改变。从短波限开始随着波长的增加强度迅速达到一个极大值，之后逐渐减弱，趋向于零（图4—1）。连续光谱的短波限端只决定于X射线管的工作高压。
（2）特征光谱
阴极射线的电子流轰击到靶面，如果能量足够高，靶内一些原子的内层电子会被轰出，使原子处于能级较高的激发态。图4—2b表示的是原子的基态和K、L、M、N等激发态的能级图，K层电子被轰出称为K激发态，L层电子被轰出称为L激发态，...，依次类推。原子的激发态是不稳定的，内层轨道上的空位将被离核更远的轨道上的电子所补充，从而使原子能级降低，多余的能量便以光量子的形式辐射出来。图4—2a描述了上述激发机理。处于K激发态的原子，当不同外层（L、M、N...层）的电子向K层跃迁时放出的能量各不相同，产生的一系列辐射统称为K系辐射。同样，L层电了被轰出后，原了处于L激发态，所产生的一系列辐射统称为L系辐射，依次类推。基于上述机制产生的X射线，其波长只与原了处于不同能级