文档介绍：X射线衍射分析(XRD)
分析测试中心
孙红娟
******@swust.
12/10/2017
引言
问题
科研、生产、商业和日常活动中,我们经常遇到:这是一种什么物质?含有那些杂质或有害物质?用什么方法鉴定?
X射线衍射分析(XRD)的原理?仪器?样品?
XRD除物相分析还能做些什么?
如何从XRD所给出的数据中提取更多的信息?包括成分、结构、形成方式(条件)、结晶度、晶粒度?等等。
主要内容
1 引言
2 X-射线衍射分析原理
3 X-射线衍射分析应用
4 小角X射线散射
5 思考题
1 引言
X 射线的发现
1895年伦琴(. Roentgen)研究阴极射线管时,发现阴极管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。
1896年,伦琴将他的发现和初步的研究结果写了一篇论文,发表在英国的《Nature》杂志上。
这一伟大发现很快在医学上获得了应用——X射线***技术。
1910年,诺贝尔奖第一次颁发,伦琴因X射线的发现而获得第一个诺贝尔物理学奖。
与X射线及晶体衍射有关诺贝尔奖获得者
X-射线的性质
①肉眼不能观察到,但可使照相底片感光、荧光板发光和使气体电离;
②能透过可见光不能透过的物体;
③这种射线沿直线传播,在电场与磁场中不偏转,在通过物体时不发生反射、折射现象,通过普通光栅亦不引起衍射;
④这种射线对生物有很厉害的生理作用。
(1)X射线的波动性
X射线的本质是一种电磁波,它具有波粒二象性。即它既具波动性,又具有粒子性。
X射线的波动性表现在它以一定的波长和频率在空间传播。~100Å,介于γ射线和紫外线之间。
(2)X射线的粒子性
X射线的粒子性表现在它是由大量的不连续的粒子流构成的。它具有一定的能量和动量。能量ε和动量p与X射线光子的频率v和波长λ之间的关系如下:
能量: 动量:
h为普朗克常数,×10-34J·s,c为光速,为 ×108m/s
按照现代物理学理论,X射线具有波动性和粒子性,即为不连续的“量子流”。这种量子性质在X射线与物质相互作用(如吸收、散射)时可以表现出来。X射线的波长愈短(即频率愈高),能量愈大。
X射线的产生及X射线管
X射线的产生有多种方式,目前最常用的方式是通过高速运动的电子流轰击金属靶来获得的,有些特殊的研究工作也用同步幅射X射线源。
产生X-射线的方法,是使快速移动的电子(或离子)骤然停止其运动,则电子的动能可部分转变成X光能,即辐射出X-射线。
X射线管
(1)阴极:如同一般的灯丝,一般用钨丝做成,用于产生大量的电子。
(2)阳极:又称靶,由不同的金属组成,从阴极发出的电子高速向靶撞击,产生X射线,不同金属制成的靶产生的X射线是不同的。
(3)冷却系统:当电子束轰击阳极靶时,其中只有1%能量转换为X射线,其余的99%均转变为热能。
(4)焦点:指阳极靶面被电子束轰击的面积。
(5)窗口:X射线射出的通道,窗口一般用对X射线穿透性好的轻金属铍密封,以保持X射线的真空。一般X射线管有四个窗口,分别从它们中射出一对线状和一对点状X射线束。