第七章X射線衍射與熒光光譜

1、第七章X射線衍射與熒光光譜2022-3-242發(fā)展了發(fā)展了X射線射線的衍射理論的衍射理論X射線衍射學X X射射線線光光譜譜學學結結晶晶化化學學固固體體物物理理結構生物學X X射射線線的的發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)和和應應用用1912年勞埃（年勞埃（Laue）開創(chuàng)了人類認開創(chuàng)了人類認識物質(zhì)微觀結識物質(zhì)微觀結構的新紀元構的新紀元2022-3-243X X射線的發(fā)現(xiàn)和廣泛應用是廿世紀科學發(fā)展射線的發(fā)現(xiàn)和廣泛應用是廿世紀科學發(fā)展中最偉大成就之一中最偉大成就之一圍繞圍繞X射線發(fā)現(xiàn)、射線發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和應用而發(fā)展和應用而進行科研工作進行科研工作的科學家獲諾的科學家獲諾貝爾獎的就有貝爾獎的就有近卅人之多近卅人之多X射線衍射法射線

2、衍射法結構測定結構測定X射線熒光光譜射線熒光光譜成分分析成分分析19011901年年 倫琴倫琴( (英英) ) 獲諾貝爾物理獎獲諾貝爾物理獎19141914年年 勞埃勞埃( (德德) ) 獲諾貝爾物理獎獲諾貝爾物理獎19151915年年 布拉格父子布拉格父子( (英英) ) 獲諾貝爾物理獎獲諾貝爾物理獎19361936年年 德拜德拜( (英英/ /荷荷) ) 獲諾貝爾化學獎獲諾貝爾化學獎19621962年年 奧森等奧森等3 3人人 獲諾貝爾生物獎獲諾貝爾生物獎1964年年 霍奇金霍奇金( (英英/ /埃埃) ) 獲諾貝爾化學獎獲諾貝爾化學獎19851985年年 豪普特曼等豪普特曼等2 2人人

3、獲諾貝爾化學獎獲諾貝爾化學獎 2022-3-2447.1 X 7.1 X 射線的產(chǎn)生、性質(zhì)及特點射線的產(chǎn)生、性質(zhì)及特點7.1.1 X7.1.1 X射線的產(chǎn)生及性質(zhì)射線的產(chǎn)生及性質(zhì)X射線射線=1104 p mX光子光子 =124104 124 e V 常用于結構測定常用于結構測定=50=50250 p m =248102 9960 e V 10-4Pa 30mA 104kV連續(xù)連續(xù) X 射線射線特征特征 X 射線射線陽極濾光片冷卻水i熱陰極高壓電源穩(wěn)流電源電子器件+-v+2022-3-245X光管示意圖光管示意圖2022-3-2461. 1. 連續(xù)連續(xù) X X 射線射線Cu 靶靶 產(chǎn)產(chǎn) 生生 的

4、的 X 射射 線線 譜譜E = mv2 = eV min = hc/E= hc/eV = pm白白 色色 射射 線線伏）(1234500V21特特 征征 X 射射 線線2022-3-2472. 2. 特征特征X X射線射線Cu（K 1）：）： 154.056pm； （K 2）：）：154.439pm；平均（平均（K ）：）：154.18pm （K ）：）：139.222pm2022-3-2487.1.2 X7.1.2 X射線與物質(zhì)的相互作用射線與物質(zhì)的相互作用X射線射線 物體物體反射（小部分）朗伯定律爾吸收（部分）：滿足比波長短，透射力強透射（大部分）：因為X射線射線波長短，穿透能力強波長短，

5、穿透能力強比爾比爾-朗伯定律朗伯定律 I = Ioe- l，其中其中Io和和I分別是入射和出射強度分別是入射和出射強度，l是物體厚度，是物體厚度， 為線性吸收系數(shù)為線性吸收系數(shù)，Z4 n（指數(shù)指數(shù)n=2.53）2022-3-249靶子材料的特征波長及濾色片的選用靶子材料的特征波長及濾色片的選用靶子靶子（原子序數(shù)）（原子序數(shù)）K 波長波長（pm）濾色材料濾色材料（原子序（原子序數(shù)）數(shù)）K 臨界吸收波長臨界吸收波長（pm）濾色片厚度要求濾色片厚度要求（ m）鉻鉻 Cr（24）229.09釩釩 V（23）209.615.3鐵鐵 Fe（26）193.73錳錳 Mn（25）189.615.1鎳鎳 Ni（

6、28）165.91鈷鈷 Co（27）158.412.0銅銅 Cu（29）154.18鎳鎳 Ni（28）148.815.8鉬鉬 Mo（42）71.07鋯鋯 Zr（40）68.93.0銀銀 Ag（47）56.09鈀鈀 Pd（46）50.941.0選擇比靶子元素低一至二個原選擇比靶子元素低一至二個原子序數(shù)的元素作為濾色片材料子序數(shù)的元素作為濾色片材料2022-3-2410吸收的吸收的X X射線與物質(zhì)粒子作用的二種效應射線與物質(zhì)粒子作用的二種效應射線改變方向的次生換）位相，波長不變，相干散射（沒有能量交射線波長和方向改變的次生反沖電子換）不相干散射（有能量交散射效應熒光）（產(chǎn)生光電子和非散射效應：光電效應吸收XXX與本章內(nèi)容有關的是與本章內(nèi)容有關的是:X射線熒光產(chǎn)生的機理射線熒光產(chǎn)生的機理相干次生相干次生X射線產(chǎn)生的機理射線產(chǎn)生的機理2022-3-24111 1、X X射線熒光發(fā)射射線熒光發(fā)射X 射射 線線熒熒 光光 X 射射 線線熒熒 光光 X 射射 線線 能能 量量 為為 E=EK -EL小小 于于 激激 發(fā)發(fā) 的的 X 射射 線線 能能 量量2022-3-24122 2、相干次生、相干次生X X射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生X X光子光子平面電磁