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材料现代分析方法
材料现代分析方法
主讲:
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材料现代分析方法
主要参考书:
王,为此他于1901年获全世界首次
颁发的诺贝尔物理学奖，
:
穿透能力很强,可以穿透2～3cm厚的木板,,，
能在晶体中产生衍射花样,对衍射花样进行分析可以确定晶体结构,成为研究物质结构的主要手段，
§
人体透视及医疗 X射线发现几个月后 ，
晶体结构研究:单晶 1912,Laue,1914年荣获诺贝尔奖 , 粉末 1916,Debye — Scherrer ，到目前为止,测定了成千上万个晶体结构 包括遗传因子DNA ,国际衍射中心负责这方面工作的组织和测定工作，
晶粒度测量 1918 ， 4. 相平衡研究 1919 ，
应力测定 1925 ， 1926 ，
非晶态的径向分布函数研究，
除了人体透视及医疗外,其他各项都属于材料领域，
近年来,世界上有名的仪器公司,如Bluker Siemens 、Panalytical Philip 、Rigaku等推出了各种新的X射线源和各种高度自动化的衍射仪及计算技术,使这方面的工作更快速、准确和深入，
X射线衍射分析是研究材料的基本手段，有材料研究的单位都武装了这样的大型仪器,是矿物、冶金、材料等专业的重要课程，
多晶 粉末 X射线衍射仪
§2-1 X射线物理学基础
一、 X射线的产生及其性质
从x射线的发现至今已有一百多年,对它的产生、性质及理论方面已研究得相当清楚，
一 .X射线的产生
高速电子轰击阳极靶时产生X射线， 是因为激发原子的内层电子引起的
二 .X射线的性质
X射线是一种电磁波,波长范围:～100 Å
103
10-2
101
100
102
10-4
10-6
10-8
10-10
10-12
(cm)
红外线
无线电波
可见光
紫外线
X射线
射线
宇宙射线
,产生干涉、衍射、吸收和光电效应
由于X射线的波长短能量高、穿透力强,但不能象可见光那样用透镜会聚或发散,也不能用棱镜分光，波长越短,穿透越强,反射越弱,所以用于光刻的X光都是用波长较长的光，
§2-1 X射线物理学基础
= h＝hc/
,所以晶体可以用作衍射光栅，用来研究晶体结构，～ Å，
原子、电子 作用时,显示其粒子性,具有能量 = h，产生光电效应和康普顿效应等
我们这门课主要讨论其波动性，
5. X射线的探测: 荧光屏 ZnS , 照相底片, 探测器，
§2-1 X射线物理学基础
二、 X射线谱
X射线谱:X射线强度I与波长的关系曲线，
一 、X射线连续谱
通过测定X射线管发出的X射线发现:
X射线谱 = 连续谱 + 特征谱 标识谱
任何管电压下都会出现连续谱,
而只有加到一定的电压后才会出现标
识谱，
连续谱产生机理：当高速电子轰击阳极靶时,电子穿过靶材原子核附近的强电场时被减速韧致激发的， 上海同步光源
连续谱
标识谱
一 、X射线连续谱
eV = h + 热能 当 eV = h max
hc/ min= eU
min＝
h - 普朗克常数
U-管电压
min=hc/eU
2. I～关系
Imax=I= min
一 、X射线连续谱
累积强度
连续谱效率
例如 对W阳极 Z = 74 U = 100 kV时, 1%, 由此可见,X光的转换效率相当低，大部分转化为热量,需要水冷，
二 、X射线特征谱－标识谱
1、产生机理
高速电子将阳极靶原子电离
从激发态→基态而产生的，
是固定的,强度I决定于跃迁几率
电子从高激发态→低激发态而产生的
L→K产生K线
M→K产生K线
n=1
n=2
n=3
二、 X射线谱
二 、X射线标识谱
2. 特点:
1 U管电压 > U激发
2 标识谱波长与管压无关,与阳极靶材有关，莫塞莱定律
连续谱
标识谱
3 常用的波长短的三条标识谱线K1、 K2、K存在以下关系: K2 - K1= Å, IK