文档介绍：第一部分
X ray diffraction (XRD)
X射线衍射分析
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第一章. X射线的性质
1 概述
2 X射线的性质
3 X射线的产生
4 X射线与物质的相互作用
5 物质对X射线的吸收
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1 概述(1)
第一章. X射线的性质
1895年伦琴()研究阴极射线管时,发现管对阴极能放出一种有穿透力的肉眼看不见的射线。由于它的本质在当时是一个“未知数”,故称之为X射线。这一伟大发现当即在医学上获得非凡的应用——X射线透视技术。1912年劳埃( Laue)以晶体为光栅,发现了晶体的X射线衍射现象,确定了X射线的电磁波性质。
此后,X射线的研究在科学技术上给晶体学及其相关学科带来突破性的飞跃发展。由于X射线的重大意义和价值,所以人们又以它的发现者的名字为其命名,称之为伦琴射线。
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1 概述(2)
第一章. X射线的性质
X射线和可见光一样属于电磁辐射,但其波长比可见光短得多,介于紫外线与γ射线之间,约为10-2到102Å的范围。X射线的频率大约是可见光的103倍,所以它的光子能量比可见光的光子能量大得多,表现明显的粒子性。
X射线波长短、光子能量大,由于这两个基本特性,所以,X射线光学(几何光学和物理光学)虽然具有和普通光学一样的理论基础,但两者的性质却有很大的区别,X射线与物质相互作用时产生的效应和可见光也迥然不同。
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1 概述(3)
第一章. X射线的性质
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1 概述(4)
第一章. X射线的性质
可见光光谱: (单位 nm)
390--446--464--500--578--592--620--720
紫青兰绿黄橙红
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2 X射线的性质(1)
第一章. X射线的性质
(1) 一般性质
X射线和其它电磁波一样,能产生反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振和吸收等现象。
但是,在通常实验条件下,很难观察到X射线的反射。对于所有的介质,X射线的折射率n都很接近于1(但小于1),所以几乎不能被偏折到任一有实际用途的程度,不可能像可见光那样用透镜成像。因为 n≈1,所以只有在极精密的工作中才需考虑折射对X射线作用介质的影响。X射线能产生全反射,但是其掠射角极小,一般不会超过20'~30'。
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2 X射线的性质(2)
第一章. X射线的性质
(2) 衍射性质
在物质的微观结构中,原子和分子的距离(1 - 10Å左右)正好落在X射线的波长范围内,所以物质(特别是晶体)对X射线的散射和衍射能够传递极为丰富的微观结构信息。
可以说,大多数关于X射线光学性质的研究及其应用都集中在散射和衍射现象上,尤其是衍射方面。X射线衍射方法是当今研究物质微观结构的主要方法。
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2 X射线的性质(3)
第一章. X射线的性质
(3) 穿透性质
X射线穿透物质时都会被部分吸收,其强度将被衰减变弱;吸收的程度与物质的组成、密度和厚度有关。在此过程中X射线与物质的相互作用是很复杂的,会引起多种效应,产生多种物理、化学过程。
例如,它可以使气体电离;使一些物质发出可见的荧光;能破坏物质的化学键,引起化学分解,也能促使新键的形成,促进物质的合成;作用于生物细胞组织,还会导致生理效应,使新陈代谢发生变化甚至造成辐射损伤。然而,就X射线与物质之间的物理作用而言,可以分为两类:入射线被电子散射的过程以及入射线能量被原子吸收的过程。
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2 X射线的性质(4)
第一章. X射线的性质
(4) 散射性质
X射线散射的过程又可分为两种,一种是只引起X射线方向的改变, 不引起能量变化的散射,称为相干散射,这是X射线衍射的物理基础;另一种是既引起X射线光子方向改变,也引起其能量的改变的散射,称为不相干散射或康普顿散射(或康普顿效应),此过程同时产生反冲电子(光电子)。
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