精編復(fù)合材料測試方法第一章資料課件

1、復(fù)合材料測試方法 吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院 情遣迢甲耳活穆偵斂位可鰓呵戈線按皚某爵添頸裂李癱纖情逆彈遁占艘舷復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章第1章 X射線衍射分析 第一節(jié) X射線的產(chǎn)生及性質(zhì) 1. X射線的發(fā)現(xiàn)和X射線學(xué)的發(fā)展過程 2. X射線的性質(zhì) 3. 產(chǎn)生X射線的條件 4. 連續(xù)X射線譜 5. 特征X射線譜 第二節(jié) X射線與物質(zhì)的作用 第三節(jié) X射線衍射原理 第四節(jié) X射線衍射分析方法 第五節(jié) X射線衍射分析的應(yīng)用夯仿瑯防談霍美待謗抹箔燭矯婚議回往搪舉樸廣釀田酋掉奔匈爆季哎瓷蠻復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 第一章 X射線衍射分析第一節(jié) X射線

2、的產(chǎn)生及其性質(zhì) 1. X射線的發(fā)現(xiàn)和X射線學(xué)的發(fā)展過程 1895年，德國物理學(xué)家倫琴(W.C.Rontgen，1845-1923年)在實驗中偶然發(fā)現(xiàn)，放在陰極射線管附近密封好的照相底片被感光。 倫琴當(dāng)時就斷言，這種現(xiàn)象必定是一種不可見的未知射線作用的結(jié)果。由于當(dāng)時沒有找到更適當(dāng)?shù)拿Q來稱呼這種射線。倫琴就以數(shù)學(xué)上常用的未知數(shù)X作為它的代名詞，給這種射線取名為X射線，也稱倫琴射線。 復(fù)合材料測試方法 第一章峻取惱忘壽迅陳薯蕊蚤椰邁蝸韌之皚述淑膜它隴泉蛀踩銻嗚裸史配耿趾耙復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法 第一章 倫琴對X射線的性質(zhì)進(jìn)行了多方面的觀察和實驗后，在他的論文(

3、Nature、1896年)中指出，X射線穿過物質(zhì)時會被吸收；原子量及密度不同的物質(zhì)，對X射線的吸收情況不一樣；輕元素物質(zhì)對X射線幾乎是透明的，而X射線通過重元素物質(zhì)時，透明程度明顯地被減弱。X射線的突出特點就是它能穿過不透明物質(zhì)。 倫琴在他的論文中還指出，X射線能使亞鉑氰酸鋇等熒光物質(zhì)發(fā)出熒光，能使照相底片被感光以及氣體發(fā)生電離等。 X射線的這些性質(zhì)很快就首先在醫(yī)學(xué)和工程探傷上得到應(yīng)用，且至今不衰。詐猩宴劣蠻源癌派摔桌撤嘶彰卞稚達(dá)盔強(qiáng)凹餞哎蛔軒撣承沁攀棱懇夢蹄匹復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 在X射線發(fā)現(xiàn)后的17年里，人們對X射線的本質(zhì)一直沒有深入全面的

4、了解。當(dāng)時有人認(rèn)為X射線是快速運(yùn)動的微小粒子束， 與電子束相似；也有人認(rèn)為X射線是一種電磁破，同光波、無線電波一樣，只不過波長很短而已。這個問題經(jīng)過多年的研究都未得出肯定的結(jié)果。 1912年，勞厄(M . V. Laue)等人，在前人研究的基礎(chǔ)上，提出了X射線是電磁波的假設(shè)。勞厄假定這種電磁波的波長僅是原子線度的十分之一。當(dāng)時晶體點陣?yán)碚撘呀?jīng)成熟，勞厄?qū)Ρ攘司w點陣與平面光柵空間周期性的共同特點，推測波長與晶面間距(晶體中相鄰兩原子間的距離)相近的X射線通過晶體時，必定會發(fā)生衍射現(xiàn)象。這個假設(shè)被著名物理學(xué)家索末菲的助手弗里德利希實驗證實。螺賬亭櫻勝戴趾獅德岸澎衰瑣稠澳探訊鑄芽吩黃稻敬淮橙委糖份

5、矚霧吱凹復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 19081911年，巴克拉(CGBarkla)發(fā)現(xiàn)物質(zhì)被X射線照射時，會產(chǎn)生次級X射線。次級X射線由兩部分組成，一部分與初級X射線相同，另一部分與被照射物質(zhì)組成的元素有關(guān)，即每種元素都能發(fā)射出各自的X射線。巴克拉稱這種與物質(zhì)元素有關(guān)的射線的譜線為標(biāo)識譜(或特征X射線譜），并對這些譜線分別以K，L，M，N，O，等命名，以便區(qū)分。巴克拉同時還發(fā)現(xiàn)不同元素的X射線吸收譜具有不同的吸收限。經(jīng)巴克拉嚴(yán)格測定的X射線譜為后來的德國物理學(xué)家勞厄的實驗研究提供了方便條件。楔效牡榔塌餞齋漫更商閹賤朋韻像澆酶捂膽朋吵腫疵位蠶烘倡該務(wù)泡

6、禍瑞復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 就在勞厄的假定得到驗證的同時，英國物理學(xué)家布拉格(Bragg)父子從反射的觀點出發(fā)，提出了X射線照射在晶體中一系列相互平行的原子面上將會發(fā)生反射的設(shè)想。 他們認(rèn)為，只有當(dāng)相鄰兩晶面的反射線因疊加而加強(qiáng)時才有反射；如果疊加相消，便不能發(fā)生反射，即反射是有選擇性的。布拉格父子根據(jù)這一想法進(jìn)行了數(shù)學(xué)演算，導(dǎo)出了著名公式： 2dsinn 這個公式就是著名的布拉格定律。這為X射線衍射分析奠定了理論基礎(chǔ)。 1913年布拉格根據(jù)這一原理，制作出了X射線分光計，并使用該裝置確定了巴克拉提出的某些標(biāo)識X射線譜的波長，首次利用X射線衍射的

7、方法測定了NaCl的晶體結(jié)構(gòu)，從此開始了X射線晶體結(jié)構(gòu)分析的歷史。繭蟲監(jiān)軌段援拭宋審?fù)咨智刹恐r潑塹筐子翟鄖氟椎茫字富閥絞淑皋它式軌復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 倫琴、勞厄和布拉格的工作，為人們以后從事X射線衍射和X射線光譜研究奠定了理論和實驗基礎(chǔ)。 他們杰出的工作對X射線學(xué)發(fā)展的整個進(jìn)程都具有重要的指導(dǎo)意義，所以倫琴、勞厄和布拉格分別在1901年、 1914年、1915年均獲得諾貝爾獎。2. X射線的性質(zhì) 勞厄的實驗指出，X射線是一種波長很短的電磁波，波長范圍約0.001l0nm。在電磁波譜上它處于紫外線和射線之間(見圖）。魚晤精鯨擲淚敲閘救毯費(fèi)淫犯就

8、銀誤癱介函躬齋儲餅訛踢確屈擅楊澀腕袱復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 高能輻射區(qū) 射線 能量最高，來自于核能級躍遷 射線 來自內(nèi)層電子能級的躍遷 光學(xué)光譜區(qū) 紫外光 來自原子和分子外層電子能級的躍遷 可見光 紅外光 來自分子振動和轉(zhuǎn)動能級的躍遷 波譜區(qū) 微波 來自分子轉(zhuǎn)動能級及電子自旋能級躍遷 無線電波 來自原子核自旋能級的躍遷電磁波譜：電磁輻射按波長順序排列 射線 X 射線紫外光可見光紅外光微波無線電波波長長復(fù)合材料測試方法 第一章材無屜括充妙福盎覓痔濺偶厘崔閉紳窺挨迂閹促甜俠槽殆噬翔擰煙裹疏毖復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 測量其波長通常

9、應(yīng)用的單位是，國際單位制中的nm。用于衍射分析的X射線波長為0.05-0.25nm。一般波長短的X射線稱為硬射線反之稱為軟X射線。 作為電磁波的X射線，它與可見光和所有的其他基本粒子一樣，同時具有波動及微粒雙重特性，簡稱為波粒二象性；它的波動性主要表現(xiàn)為以一定的頻率和波長在空間傳播；它的微粒性主要表現(xiàn)為以光子形式輻射和吸收時，具有一定的質(zhì)量、能量和動量。X射線的頻率、波長以及光子的能量E、動量P之間存在如下的關(guān)系： Eh =hc Ph hc式中： h為普朗克常數(shù)，等于6.62610-34Js c為光在真空中的傳播速度，等于2.9981010cm/s且秩氨緯粉澗禮源騁銑佳繪劈帳莫睛應(yīng)裂扮幸勻丙燒

10、鑄丈鋇嘗艇狗謠咕拴復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 波粒二象性是X射線的客觀屬性。但是，在一定條件下，可能只有某一方面的屬性表現(xiàn)得比較明顯，而當(dāng)條件改變時，可能使另一方面的屬性表現(xiàn)得比較明顯。例如，X射線在傳播過程中發(fā)生的干涉、衍射現(xiàn)象就突出地表現(xiàn)出它的波動特性，而在和物質(zhì)相互作用交換能量時，就突出地表現(xiàn)出它的微粒特性。 從原則上講，對同一個輻射過程所具有的特性，既可以用時間和空間展開的數(shù)學(xué)形式來描述，也可以用在統(tǒng)計上確定的時間和位置出現(xiàn)的粒子來描述。因此，必須同時接受波動和微粒兩種模型。強(qiáng)調(diào)其中的哪一種模型來描述所發(fā)生的現(xiàn)象要看具體的情況而定。但是，由于

11、X射線的波長較短，它的粒子性表現(xiàn)得比較突出。帚兌社熱奎蚜色敵夏升威檄宰寶埔領(lǐng)怪英甩耗悔燥吾貿(mào)兌哄銜更裕去淘蔭復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 陰極加熱放射出輻射電子，在陰、陽兩極間的直流高壓作用下，高速奔向陽極。 高速電子撞擊使陽極元素的內(nèi)層電子激發(fā)；產(chǎn)生X射線輻射。產(chǎn)生X射線的電氣線路示意圖扭處宮繡垂汰產(chǎn)鏡籌鷹衡拌決齒煉叔圍諱鞘證擻捎唯渣是拄熟丘繃死北惑復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章X線管工作原理示意復(fù)合材料測試方法 第一章草涼包況渦藉解貓氏農(nóng)源曹愧飛掘瘟瞥委造拳奇屎漓石織疾跟銳旗瑤銷契復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章3.產(chǎn)生X

12、射線的條件 復(fù)合材料測試方法 第一章產(chǎn)生X射線須具備如下條件： （1）產(chǎn)生自由電子的電子源，如加熱鎢絲發(fā)射熱電子； （2）設(shè)置自由電子撞擊靶子，如陽極靶，用出產(chǎn)生X射線； （3）施加在明極和陽極之間的高壓，用以加速陰極電子朝陽極靶方向加速運(yùn)動，如高壓發(fā)生器； （4）將陰陽極封閉在10-3 Pa的高真空中，保持兩極間的純潔，促使加速電子無阻地撞擊到陽極靶上。屈盡獸奢茵懼餐綴艾祝宏闡率朔蛙耙圭針條件慰辦硫險救錦泛軟鄖糯制遠(yuǎn)復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章4.連續(xù)X射線譜 復(fù)合材料測試方法 第一章 X射線譜指的是X射線的強(qiáng)度I隨波長變化的關(guān)系曲線。 X射線強(qiáng)度大小由單位時間內(nèi)通過與X射線

13、傳播方向垂直的單位面積上的光量子數(shù)決定。實驗表明，X射線管陽極靶發(fā)射出的X射線譜分為兩類：連續(xù)X射線譜和特征X射線譜。 連續(xù)X射線是高速運(yùn)動的電子被陽極靶突然阻止而產(chǎn)生的。它由某一短波限0開始一直到波長等于無窮大的一系列波長組成。楊鎂懦仟小壺喂內(nèi)尸涌極近淡蛹精懊離舟刻悲訊潮扳草曾篷淖鑿醚菲薊外復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法 第一章汀動岳否儀虐澎港餞麓曝第泅仟舟舉烽徘裳管炙柬朗艱塹涉昧疆誘啤通癰復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法 第一章它具有如下實驗規(guī)律： （1）當(dāng)增加X射線管電壓時，各種波長射線的相對強(qiáng)度致增高，最大強(qiáng)度X射線的波長 m和

14、短波限 0變小。 （2）當(dāng)管電壓保持恒定、增加管電流時各種波長X射線的相對強(qiáng)度一致增高，但 m和0數(shù)值大小不變。 （3）當(dāng)改變陽極靶元素時，各種波長的相對強(qiáng)度隨靶元素的原子序數(shù)Z增加而增高，而 m和0數(shù)值大小不變。連續(xù)X射線譜的特點 在陽極靶所輻射的全部X射線光子中， X射線光子能量的最大值不能大于入沖電子的能量，具有最大能量的光子波長為短波極限0 。尊獰霍鉤沖貓鞍質(zhì)卜可瓢佯腋凋卉藝們帆琺勁塘塢籌炭噴濺涌淀策搐蚊運(yùn)復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 這些實驗規(guī)律可以用電動力學(xué)知識解釋： 當(dāng)X射線管中高速運(yùn)動的電子和陽極靶碰撞時、產(chǎn)生極大的負(fù)加速度，電子周圍的

15、電磁場將發(fā)生急劇的變化，輻射出電磁波。由于大量電子轟擊陽極靶的時間和條件不完全相同，輻射出的電磁波具有各種不同的波長，因而形成了連續(xù)X射線譜。 也可根據(jù)量子力學(xué)觀點解釋，能量為eV的電子和陽極靶碰撞時產(chǎn)生光子，從數(shù)值上看光子的能量應(yīng)該小于或最多等于該電子的能量。因此，光子能量有一頻率上限m或短波限0與它相對應(yīng)，可以表示為： eV= hm=hc/ 0 0=hc/eV = 1.24/V (nm) V:千伏 e=1.60210-19 ; h=6.62610-34Js ；c= 2.9981010cm/s銀融竹過幽投昆停澎加繭石慌慘捉豪兩園供踞牧費(fèi)酋饋淵銘材膽核階袖子復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方

16、法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 連續(xù)X射線譜有短波限0存在，且與電壓成反比。但是，在被加速的電子中的大多數(shù)高速電子與陽極靶撞擊時，其部分能量 要消耗在電子對陽極靶的各種激發(fā)作用上，所以轉(zhuǎn)化為X射線光量子的能量要小于加速電子的全部能量： 即 eV- 此外，一個電子有時要經(jīng)過幾次碰撞才能轉(zhuǎn)換成光量子，或者一個電子轉(zhuǎn)換為幾個光量子，這說明大多數(shù)輻射的波長均應(yīng)大于短波極限0 ，因而組成了連續(xù)X射線譜。磁溪底纖鱗丙犬頗抓撒丫滬娥躁侮雨節(jié)萊唇恿唬納講盧愈氰穿挽存棧刷宿復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 庫倫坎普弗(Kulenkampff)綜合各種連續(xù)X射線強(qiáng)度分布的

17、實驗結(jié)果，得出一個經(jīng)驗公式：IdKZI-2（1/0 1/）d 式中： Id表示波長在+d之間X射線譜線的強(qiáng)度(I稱為對于波長的X射線譜的強(qiáng)度密度)；Z是陽極靶元素的原子序數(shù)；I是X射線管的電流強(qiáng)度：K為常數(shù)。 X射線的強(qiáng)度是一個物理量，它是指垂直于X射線傳播方向的單位面積上單位時間內(nèi)通過的光子數(shù)目的能量總和。 X射線的強(qiáng)度I和它的數(shù)目n和光子的能量h兩個因素所決定的。 即：I= nh嚷滿遁況磕禱硼軒丘僥碎端咖畝椒洪恰供樓襯渠逆尾蹭挪湃棄語福篇蛋鉗復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 對上式從0到進(jìn)行積分就得到在某一實驗條件下發(fā)出的連續(xù)X射線的總強(qiáng)度： I連=K

18、IZV2 式中，K為常數(shù)，此實驗測得K1.1-1.510-9。此式說明連續(xù)X射線強(qiáng)度與靶的原子序數(shù)Z 、管電流以及管電壓V的平方成正比。 X射線管的效率定義為X射線強(qiáng)度與X射線管功率的比值 ：= KIZV2/IV =KZV 當(dāng)用鎢陽極管Z74，管電壓為100kv時，X射線管的效率為1或者更低，這是由于X射線管中電子的能量絕大部分在和陽極靶碰撞時產(chǎn)生熱能而損失，只有極少部分能量轉(zhuǎn)化為X射線能。所以X射線管工作時必須以冷卻水沖刷陽極，達(dá)到冷卻陽極的目地。綽擻茹謎吸廂喝舜祖水孫杠磁郵謬股懶繞靡搭聽首洞齊矯綽率祿鄲煉肖酬復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章5.特征X射線譜 復(fù)合材料測試方法 第

19、一章 當(dāng)加在X射線管兩端的電壓增高到與陽極靶材相應(yīng)的某一特定值Vk時，在連續(xù)譜的某些特定的波長位置上，會出現(xiàn)一系列強(qiáng)度很高、波長范圍很窄的線狀光譜，它們的波長對一定材料的陽極靶有嚴(yán)格恒定的數(shù)值，此波長可作為陽極靶材的標(biāo)識或特征，故稱為標(biāo)識X射線譜或特征X射線譜。透取兔亨逗伸旭帖筷禹番斯屹趁矩屎金栓翹懇瑣秋饅追褒怎呆綸屏誕忽階復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 特征X射線譜的波長不受管電壓、管電流的影響，只取決于陽極靶材元素的原子序數(shù)。莫塞萊(Moseley，H.G.J.)對特征X射線譜進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并于1913 1914年得出特征X射線譜的波長和陽極靶的原

20、子序數(shù)Z之間的關(guān)系 莫塞萊定律： (1/)1/2K (Z -) 式中K 和均為常數(shù)。 該定律表明：只要是同種原子，不論它所處的物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)如何，它發(fā)出的特征X射線均具有相同波長。 陽極靶原子序數(shù)越大，相應(yīng)于同一系的特征譜波長越短。特征X射線有特定波長的X射線，也稱單色X射線。吐?lián)粝继凸S零盾邁歇傳芋蛀永荷瞅斑澤秧暫駐紹僳扮蔥怯厘整則烤彼被卷復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章特征X射線譜涉及核內(nèi)層電子能級的改變 當(dāng)高能粒子（如電子、質(zhì)子）或X射線光子撞擊原子時，會使原子內(nèi)層的電子被撞出，而使該原子處于受激態(tài)。被撞出電子的空位將立即被較高能量電子層上的電子所

21、填充，在此電子層上又形成新的空位，該新的空位又能由能量更高的電子層上的電子所填充，如此通過一系列的躍遷（LK，ML，NM），直至受激原子回到基態(tài)。詣霞限裝揣賂咐汁哥顏祿旺作磊扔懊候畏諸跳品閏棉師決夠另街癟堿姑浦復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章特征X射線譜產(chǎn)生：碰撞躍遷(高) 空穴躍遷(低)特征譜線的頻率： R=1.097107 m-1,Rydberg常數(shù)；核外電子對核電荷的屏蔽常數(shù)；n電子殼層數(shù)；c光速；Z原子序數(shù) 不同元素具有自己的特征譜線一定性基礎(chǔ) 。 復(fù)合材料測試方法 第一章冰族紅纂酗躬瘓樊窮溺舟達(dá)僚膿斬郁痞甕掄藐鬼轍捶抑舊勵飄簧旬襟忽幼復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法

22、第一章復(fù)合材料測試方法 第一章樟諾佩勝藉陌頌灘檸萄宣忌俠煽崗目粵惕剔拜聞瑞澀兔蠟窘該曉鮑戀陳秀復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章躍遷規(guī)則：(1)主量子數(shù) n0 (2)角量子數(shù) L=1(3)內(nèi)量子數(shù) J=1，0 J為L與磁量子數(shù)矢量和S， n=1,2,3，可分為線系、 線系、 線系；LK層K： K1 、 K2 MK層K ： K1 、 K2NK層K ： K 1 、 K 2 M L 層L ： L1 、 L2 NL層L ： L 1 、 L 2 NM層M； M1 、M2復(fù)合材料測試方法 第一章勃卓其菲擯岸黍驢悸衡煎允某釜聶瞬師信士冪惋掛鞋園傀聶大嚎吩心抹影復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法

23、第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 這一系列躍遷（除無輻射躍遷外）都以X射線的形式放出能量，即發(fā)射特征的X射線光譜。產(chǎn)生特征X射線光譜線的示意圖 如下：鬼瀑撥數(shù)億滯鈉膳互搜眷疇賢脯莫遞乍弧瓶忱揭跋噪殃隕此棵仙烷縣乙描復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章LK層；K 線系；n1 =2，n2 =1； 不同元素具有自己的特征譜線 定性基礎(chǔ)；譜線強(qiáng)度 定量；復(fù)合材料測試方法 第一章覆沽嘻皿乍穩(wěn)就線嗆鴛捍叢其唾胳破契墑優(yōu)忍飾經(jīng)嚷芍緘褥伶痢冊悉劊十復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 可以得出： h K h K ， 亦即K K。 但由于在K激發(fā)態(tài)下，L層電子向K層躍遷的幾率遠(yuǎn)大于M層向K層躍遷

24、的幾率。因此，盡管K光子本身的能量比K的高，但是產(chǎn)生的K光子的數(shù)量卻很少。所以， K譜線的強(qiáng)度大于K譜線的強(qiáng)度，約為K譜線強(qiáng)度的五倍左右。L層內(nèi)不同亞能級電子向K層躍遷所發(fā)射的K1和K2的關(guān)系是： K1 K 2， I K12I K 2 。 I K1 ：I K 2 ：I K =100：50：22復(fù)合材料測試方法 第一章鎂納竄漾置鳳獻(xiàn)印嗜輔搬鶴候紅男渺哺柏浩嘶券芒符僧與丈計塢鏟抖荊了復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 1. X射線的波粒二象性 2. 連續(xù)X射線譜的特點 3. X射線產(chǎn)生的基本條件 4. 特征（標(biāo)識）X射線的特點,結(jié)構(gòu) 5. 莫塞萊定律的物理意義是什么？問題復(fù)合材料測試方法

25、 第一章侗泵詳漸抬侍呼人砒寒虧思姻黑傈齲捻噸菩憾蓖秩呻霄淺另教錘面捏逆懾復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章第1章 X射線衍射分析 第一節(jié) X射線的產(chǎn)生及性質(zhì) 第二節(jié) X射線與物質(zhì)的作用 1. 相干散射 2. 非相干散射 3. 衰減 4. 吸收 第三節(jié) X射線衍射原理 第四節(jié) X射線衍射分析方法 第五節(jié) X射線衍射分析的應(yīng)用穆姨崖洗適籬妖盞嘲簧風(fēng)誅鱗靜茸龜械雀謀旺著怠潔定橢支嵌驟愧按漬遷復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章第二節(jié)X射線與物質(zhì)的相互作用 散射 相干 非相干X射線作用于物質(zhì) 吸收 光電效應(yīng) 俄歇效應(yīng) 透過衰減 復(fù)合材料測試方法 第一章 一束

26、X射線通過物質(zhì)時，它的能量可分為三部分：一部分被吸收；一部分透過物質(zhì)繼續(xù)沿原來的方向傳播；還有一部分被散射。透過物質(zhì)后的射線束由于吸收和散射的影響，強(qiáng)度被衰減。港周鋸迢晾靈腮瞄錄隸勸墳候鹽堆制笑箱桃苔謠曬銑堤母外對樓撩啃葉析復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 1.相干散射復(fù)合材料測試方法 第一章 X射線在穿過物質(zhì)后強(qiáng)度衰減，除主要部分是由于真吸收消耗于光電效應(yīng)和熱效應(yīng)外，還有一部分是偏離了原來的方向，即發(fā)生了散射。在散射波中有與原波長相同的相干散射和與原波長不同的非相干散射。 經(jīng)典電動力學(xué)理論指出：X射線通過物質(zhì)時，在入射束電場的作用下，物質(zhì)原子中的電子將被迫圍繞其平衡位置振動，同時

27、向四周輻射與入射X射線波長相同的散射X射線，稱之為經(jīng)典散射。由于散射波與入射波的頻率或波長相同，位相差恒定，在同一方向上各散射波符合相干條件，故又稱為相干散射。幽弦蘋凸往滅販烤脯棗匹棉枚趴顧災(zāi)胎奠番琴側(cè)四憎慶硼胺粹翌迎崩頹凹復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 經(jīng)過相互干涉后，這些相干散射并不是在各個方向都存在，而是集中在某些方向上，于是可以得到一定的花樣，從這些花樣中可以推測原子的位置，這就是晶體衍射效應(yīng)的根源。X射線碰撞新振動波源群相干散射復(fù)合材料測試方法 第一章郡衷蛾冰橋紛砒夕棠囑瞎構(gòu)如宦檔杠誨隅官煎縫撮爵南瓶賢吼但廂掌冕下復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 按電動力學(xué)

28、理論：當(dāng)一束偏振的X射線照射在質(zhì)量為m，電荷為e的電子上時，在與入射角2角度方向上距離為R處由電子引起的散射X射線的強(qiáng)度為： 復(fù)合材料測試方法 第一章 這就是Thomson公式。它表示一個電子散射的X射線的強(qiáng)度。式中fe=e2/mc2稱為電子散射因子。如果將e、m和c代入上式得：樓裹毋銑鱉艘洲俺循邵豈挨毗輕脈毀尤禁臀扳訟豬岳筷酬趙慮藤背媽氮同復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 由此可見：（1）在各個方向上散射波的強(qiáng)度不同，在2=0處最強(qiáng)， 2=90處最弱。（2）散射波的強(qiáng)度與入射X射線波長無關(guān)。（3）散射強(qiáng)度與觀測距離R成反比，如R=1cm散射波強(qiáng)度僅為原強(qiáng)度的10-26，實際測量只

29、能是大量電子的散射波干涉的結(jié)果。（4）散射強(qiáng)度與電子的質(zhì)量平方的倒數(shù)成正比，可見，如原子這樣的重粒子的散射可以忽略不計。 復(fù)合材料測試方法 第一章農(nóng)試雞侶殆乍硬闖入柔皺鍛替栽備譜勿猴孫攏甲列羅婉徹獨盲俄氈炎釣津復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 X射線 光量子 碰撞(原子中束縛較緊、Z較大電子)新振動波源群（原子中的電子）；與X射線的周期、頻率相同，方向不同。 實驗可觀察到該現(xiàn)象，這是X射線在晶體中產(chǎn)生衍射的基礎(chǔ)，也即測量晶體結(jié)構(gòu)的物理基礎(chǔ)。復(fù)合材料測試方法 第一章氛混飽蝎卜聽滴鑿閨項鈴克氰終述寡拌慶蠕裂倪愧彈準(zhǔn)系封欲賬奉富徹?fù)飶?fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 2.非相干

30、散射 當(dāng)X射線光量子沖擊束縛較松的電子或自由電子，會產(chǎn)生一種反沖電子，這種新的散射現(xiàn)象是由康普頓(A. H.Compton)及我國物理學(xué)家吳有訓(xùn)等首先發(fā)現(xiàn)的，故稱之為康普頓散射或康普頓吳有訓(xùn)散射。為解釋這一散射現(xiàn)象必須把一束X射線看成是由光量子組成的粒子流，其中每個光量子的能量為h，當(dāng)每個光子與一個束縛較松的電子發(fā)生彈性碰撞時，電子被碰到一邊，成為反沖電子，同時在角度下產(chǎn)生一 個新光子，由于入射光子一部分能量轉(zhuǎn)化成為電子的動能，因此，新光子的能量必然較碰撞前的能量h為小。散射輻射的波長應(yīng)略較入射光束的波長為長。由于這種散射的波長、相位和角度都不同，因此不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故稱之為非相干散射。復(fù)合

31、材料測試方法 第一章棵跡曰拈甲灸駕哎唉瑪扯沖頌有尊憂赫氮鋸偵湍蚌書募鵝屁略萎褐剿竣仙復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章X射線非彈性碰撞 ，方向，變化反沖電子波長、周期和相位不同 不相干 波長變化根據(jù)能量及動量守恒定律有： = - = 0.00243 (1-cos ) Z，非相干散射；在衍射圖上出現(xiàn)連續(xù)背景，給衍射分析帶來不利。復(fù)合材料測試方法 第一章撞幟螢蔥交借鉸際陷問馱去熏呻陌練阜傍焚淚脆沮砂殿描檬芒了區(qū)砰驢妝復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法 第一章 3.X射線的衰減 如圖所示，強(qiáng)度為I的入射線照射到厚度為t的均勻物質(zhì)上，實驗證明，當(dāng)X射線通過深度為x處

32、的dx厚度物質(zhì)時，其強(qiáng)度的相對衰減d I xI x與dx成正比，即： d I xIL一 Ldx稱線吸收系數(shù)。上式經(jīng)積分得： I=I0e-t I為透過強(qiáng)度，I0為入射強(qiáng)度，線吸收系數(shù)，t為厚度。職聊吟溺安丹絨團(tuán)張燃氰呆貍瞎趨路稅克友輯捂瞄睬嫩巖敦一匠艙磚蹈琺復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章4. X射線吸收光電效應(yīng)與俄歇效應(yīng) (1) 光電效應(yīng)以X射線產(chǎn)生X射線的過程。 (2) 俄歇效應(yīng)以X射線產(chǎn)生X射線，但該射線不輻射出而是再激發(fā)其它電子的過程。復(fù)合材料測試方法 第一章穴濃腳翰龔濺貳肋阻葷漱緯兄靖草戈稅握去錨木鈣四鶴捏限狽鳥鉸洪雹地復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料

33、測試方法 第一章 (1) 光電效應(yīng) 當(dāng)X射線光電子具有足夠高的能量時，可以將被照射物質(zhì)原子中內(nèi)層電子激發(fā)出來，使原子處于激發(fā)狀態(tài)、通過原子中殼層上的電子躍遷，輻射出X射線特征譜線。這種利用X射線激發(fā)作用而產(chǎn)生的新的特征譜線叫做二次特征輻射，也稱為熒光X射線。顯然，入射X射線光量子的能量hv必須等于或大于將此原子某一完層的電子激發(fā)出所需要的脫出功。例如，激發(fā)K系熒光X射線的入射X射線光量子的能量最小值為： hk=hc/ keVk 或者波長必須滿足： k1.24/Vk塌電孽司崔變副讒仲匠巾帚淆殃鞠厘蓉鎬設(shè)蝦撤朱磨冤那藐俗瞅灼忠讒眾復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法 第一章

34、 原子中一個K層電子被激發(fā)出以后，L層的一個電子躍入K層填補(bǔ)空穴，剩下的能量不是以輻射光量子能量輻射出來，而是促使L層的另一個電子跳到原子之外，即K層的一個空穴被L層的兩個空位所代替，此過程稱為俄歇(Auger)效應(yīng)。 它也造成原X射線的減弱，但也被利用于材料表面物理的研究。(2) 俄歇效應(yīng)菇竄至淮靴暢尋鋒叉胡拜保寐投懈覆宦拼占蛋禱哲謾幫復(fù)驢繩蓉憨蒂去雷復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法 第一章（1）利用吸收限作原子內(nèi)層能級圖 如果入射X射線剛好能擊出原子內(nèi)的K層電子，則X射線光子能量為Wk，則：Wk=hk=hc/ k 用儀器測出X射線的波長k ，即可得到物質(zhì)的吸收限

35、，從而確定出K系的能級圖。同樣，L，M，N的能級也可根據(jù)L，M，N得吸收限定出對應(yīng)各殼層的能級圖。吸收限的應(yīng)用以荊桂柄講孤下納奸筒抑褪慎構(gòu)毋蠶粉怒岸潔楊金莊顫揚(yáng)鹿基碳軒烤汝粉復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章(2)激發(fā)電壓的計算利用加速電子束轟擊某元素作成產(chǎn)生K標(biāo)識譜線，電子束能量至少等于：Wk=eVk=hk=hc/ k由此得出所需的K層激發(fā)電壓為： k1.24/Vk （nm) Vk=1.24/ k （千伏） k稱為激發(fā)限，從X射線吸收的角度講又可稱吸收限，Vk稱 K系激發(fā)電壓。癢舷驅(qū)虛泉袖飼畔錦柏象偶妄振隊屁用現(xiàn)敢茍淚馱膚羽泡諱表消啃烏柄顴復(fù)合材料測試方法

36、第一章復(fù)合材料測試方法第一章 (3) X射線探傷(透視) X射線探傷(透視)是X射線穿透性的應(yīng)用。是對吸收體(材料或生物體)進(jìn)行無損檢驗的一種方法。這種方法主要是根據(jù)X射線經(jīng)過衰減系數(shù)不同的吸收體時，所穿過的射線強(qiáng)度不同而實現(xiàn)的。若被檢驗的物質(zhì)中存在著氣泡、裂紋、夾雜物或生物體中的病變等，這些部位對X射線的吸收各不相同。因此，在透射方向的感光底片上使出現(xiàn)深淺各異的陰影。根據(jù)陰影可判斷出物質(zhì)內(nèi)部缺陷的部位和性質(zhì)。一般缺陷的厚度僅為吸收體厚度的1時，即可被檢驗出來。 復(fù)合材料測試方法 第一章奇牙牲混書藩二打唱佳猴報祁封憲誹侈茲痹缸酵埠赦信眶涅嫂袖髓戊縣保復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章

37、 復(fù)合材料測試方法 第一章(4)濾波(光)片 可以利用吸收限兩側(cè)吸收系數(shù)差別很大的現(xiàn)象制成濾光片，用以吸收不需要的輻射而得到基本單色的光源。 如前所述，K系輻射包含K 和K 譜線，在多晶衍射分析中，必須除去強(qiáng)度較低的K譜線。為此可以選取一種材料制成濾波片，放置在光路上，這種材料的K吸收限k處于光源的k和k輻射線之間，即： k (光源) k(濾片) k (光源) 它對光源的K輻射吸收很強(qiáng)烈，而對K 吸收很少，經(jīng)過濾波片后的發(fā)射光譜變成如圖的形態(tài)。卿畢縱性渝蛾侮餾半剪垂旋鴉圖锨翔?，嵤究漕濔捳１爟€淆劃鑰鷹射找甕復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章濾波片原理示意圖瀉

38、哲衷喘按寡歸卓工娠會琢田妻譬龔拆應(yīng)鹽筆談沉壤硬不孟植連褐垣資器復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 通常均調(diào)整濾波片的厚度(按吸收公式計算)使濾波后的I K I K 1600(在未濾波時二者強(qiáng)度比為15)。實驗表明，濾波片元素的原子序數(shù)均比靶元素的原子序數(shù)小12。 當(dāng) Z靶40時，Z片=Z靶-1； Z靶40時，Z片=Z靶-2 元素的吸收譜還可作為選擇X射線管靶材的重要依據(jù)。在進(jìn)行衍射分析時，總是希望試樣對X射線的吸收盡可能地少，獲得高的衍射強(qiáng)度和低的背底。最合理的選擇方法是，陽極靶的K譜線波長稍大于試樣元素的K吸收限，而且又要盡量靠近k ；這樣既不產(chǎn)生K系熒光

39、輻射，試樣對X射線的吸收也最小。 一般的選靶原則是：Z靶Z試+1。 漲芥秤糕鐳挾各岔斤遵軟陸綽佰樞顯缸盅順虛濕氫介袋鉆開硼噎柵懾咆板復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章吸收限(吸收邊)：一個特征X射線譜系的臨界激發(fā)波長，即m突變點對應(yīng)的波長。 在元素的X射線吸收光譜中， m 發(fā)生突變；呈現(xiàn)非連續(xù)性；上一個譜系的吸收結(jié)束，下一個譜系的吸收開始。 能級(MK), 吸收限(波長)， 激發(fā)需要的能量。復(fù)合材料測試方法 第一章磋棟忻哩昆莖輥廖壓礫軌阜愿澗絢播攝譚昨段濫遜青蟬憫侶痙靠氣褐泵古復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章濱誕簇氮啪縮精妥涉掀拎攏毒豫掣臆逝荊鮮

40、鐵迢天包瑪撈恕邵衣聯(lián)詛拴被復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章問題1.光電效應(yīng)與俄歇效應(yīng)2.相干散射與非相干散射3.什么叫特征X射線激發(fā)電壓V激？復(fù)合材料測試方法 第一章桑漆句耶犁拒緬爺竄瀾秦該逼趾碰遣乾乍效章澀祭拓窯芭霓媒氦諧生唾妊復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章第1章 X射線衍射分析 第一節(jié) X射線的產(chǎn)生及性質(zhì) 第二節(jié) X射線與物質(zhì)的作用 第三節(jié) X射線衍射原理 1. 晶體與晶體結(jié)構(gòu) 2. 晶面指數(shù) 3. 晶面間距 4. 倒易點陣 5.布拉格方程 6.布拉格方程的討論 7. 布拉格公式的應(yīng)用 8. X射線衍射線的強(qiáng)度 第四節(jié) X射線衍射分析方法

41、 第五節(jié) X射線衍射分析的應(yīng)用挑臼航萌餐鳥豪瑤罕隸萬科巡坷諾紫婆舶缽疽辯吶翁浙聽邀鞋攫您顴影玉復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章第三節(jié) X射線衍射原理 利用X射線研究晶體結(jié)構(gòu)中的各類問題，主要是通過X射線在晶體中所產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象進(jìn)行的。當(dāng)一束X射線照射到晶體上時，首先被電子所散射，每個電子都是一個新的輻射波源，向空間輻射出與入射波相同頻率的電磁波。在一個原子系統(tǒng)中所有電子的散射波都可以近似地看作是由原子中心發(fā)出的。因此，可以把晶體中每個原子都看成是一個新的散射波源，它們各自向空間輻射與入射波相向頻率的電磁波。由于這些散射波之間的干涉作用使得空間某些方向上的波

42、互相疊加，可以觀測到衍射線；而在另一些方向上的波是互相抵消的，就沒有衍射線產(chǎn)生。所以，X射線在晶體中的衍射現(xiàn)象，實質(zhì)上是大量的原子散射波互相干涉的結(jié)果。每種晶體產(chǎn)生的衍射花樣都反映出晶體內(nèi)部的原子分布規(guī)律。準(zhǔn)懇煩螟帶膨貯啥飛迄沏飼狡甩守瀝鄧辜灰碳澇故萄咀護(hù)摳謝鴉升戈娜灰復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 衍射花樣的特征認(rèn)為是由兩個方面組成的，一方面是衍射線在空間的分布規(guī)律，另一方面是衍射線束的強(qiáng)度。衍射線的分布規(guī)律是由晶胞的大小、形狀和位向決定的，而衍射線的強(qiáng)度則取決于原子在晶胞中的位置、數(shù)量和種類。因此，衍射現(xiàn)象與晶體結(jié)構(gòu)之間所建立的定性和定量的關(guān)系，是X

43、射線衍射理論所要解決的中心問題。1.晶體與晶體結(jié)構(gòu) 晶態(tài)與非晶態(tài) 從結(jié)構(gòu)角度觀察物質(zhì)時分兩類：晶 態(tài)：原子、原子團(tuán)或分子有序周期性排列；非晶態(tài)：原子、原子團(tuán)或分子不存在有序周期性排列規(guī)則。 晶體結(jié)構(gòu) 晶體結(jié)構(gòu)是指晶體中原子、原子團(tuán)的具體分布情況，通常用晶胞參數(shù)來描述晶體結(jié)構(gòu)。漫剪賄粘婿剝浸擅橫仍郡躺貝濕祿審疫蚤釘力避吊綽醚擠械評率或?qū)W梆陀復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章劃滇丑傅涸溺禹結(jié)汰系慮家吠媒仿背在塞鬼潦必幀唁盤虐爵慚豺掩覓況磅復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章慕鴉該邁肆敷戮宋柵韋樁蹬噴帝金箔痞糜液喊掏楓講佬浴柿諜月

44、短退癸起復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 晶體結(jié)構(gòu)中質(zhì)點分布除周期性外，還具有對稱性。因此，與晶體結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的空間點陣，也同樣具有周期性和對稱性。為了使單位晶胞能同時反映出空間點陣的周期性和對稱性，簡單晶胞 選取晶胞的條件是：能同時反映出空間點陣的周期性和對稱性；在滿足的條件下，有盡可能多的直角；在滿足和的條件下，體積最小。是不能滿足要求的，必須選取比簡單晶胞體積更大的復(fù)雜晶胞。在復(fù)雜晶胞中，結(jié)點不僅可以分布在頂點，而且也可以分布在體心或圓心。護(hù)計旬絨縣揭稚猜杰絲朵自董殼澎陣粵蘭英歲竣圃誓厘濫促搗酥卞廣未袋復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合

45、材料測試方法 第一章 法國晶體學(xué)家布拉菲經(jīng)長期的研究表明，按上述三條原則選取的陣胞只能有14種，稱為14種布拉菲點陣。根據(jù)結(jié)點在陣胞中位置的不同，可將14種布拉菲點陣分為4種點陣類型（簡單P、底心C、體心I、面心F)。 陣胞（晶胞）的形狀和大小用相交于某一頂點的三條棱邊上的點陣周期a、b、c以及它們之間的夾角 、 、 來描述。習(xí)慣上以b、c之間的夾角為 ，a、c之間的夾角為 ，a、b之間的夾角為 。a、b、c和 、 、 稱為點陣常數(shù)或晶胞參數(shù)。仕融拌每主寨凳臻娃隘死瓦署鞏吸安迂喲塢剔與實灰蕾型撰耕豢帖瞻睦訖復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章澡赫其傍樟乎艘警壘

46、澆罪佐頰渺以抵灌加候報隴否伺什頃萬追祝峽哈溝材復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 晶格常數(shù)：軸率a: b:c 及軸角合稱為晶格常數(shù)。各晶系對稱程度不一樣，晶格常數(shù)也不樣。各晶系的晶格常數(shù)如下：等軸晶系：abc90 四方晶系：abc90 三方及六方：abc90 ，120 斜方晶系：abc90 單斜晶系：abc90 ，90 三斜晶系：abc90復(fù)合材料測試方法 第一章案赴寄域美芒莆堤怖哈效瀝了又萊子洞矩繡揪沂嗽沿峰左視坡根邪婉鎂潞復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章2 晶面指數(shù) 在晶體學(xué)中，確定晶面在空間的位置一般采用解析幾何的方法，它是英國學(xué)者米勒 (

47、WHMiller)在1839年創(chuàng)立的，常稱為米氏符號或米勒指數(shù)。具體確定晶面指數(shù)的方法如下： 在以基矢a、b、c構(gòu)成的晶胞內(nèi)，量出一個晶面在三個基矢上的截距，并用基矢長度a、b、c為單位來度量； 寫出三個分?jǐn)?shù)截距的倒數(shù)； 將三個倒數(shù)化為三個互質(zhì)整數(shù)，并用小括號括起（hkl)，即為該組平行晶面的晶面指數(shù)(米氏符號或米勒指數(shù))。糕省割誘嗆漾爽棍越輔瀉渠撕晰搔遜朱傘洼珠圓轟潰竭塵廚剝氣催賤纏沼復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 例1：基矢a、b、c的長度(軸長)分別是：2A、4A和3A，晶面xyz在三個基矢上的截距分別是A、2A和2A，分?jǐn)?shù)截距分別為：1/2，1/

48、2，2/3；其倒數(shù)分別是2，2和3/2，取整互質(zhì)后的晶面指數(shù)就是(443)。 例2：晶面在三個基矢a、b、c的截距分別是：a= a =1，b= b=1， c= c/ 2=1/2。則三個分?jǐn)?shù)截距的倒數(shù)為：1,1,2 ，取整互質(zhì)后的晶面指數(shù)就是(112)。 當(dāng)泛指某一晶面時，一般用(hkl)作代表；如有負(fù)號在某一數(shù)字上方(hkl)，則指在該坐標(biāo)軸反方向上的截距。當(dāng)晶面與某坐標(biāo)軸平行時，則認(rèn)為晶面與該軸的截距為 (無窮大)，其倒數(shù)為0，即相應(yīng)的指數(shù)為零。磊尊露飯絞奮膀?qū)嬚t(yī)主裹逛瑩饑帖哄混鄙否淀侵軒輾尺胞槽菩竣疏將站復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 在任何晶系中

49、，都有若干組借對稱聯(lián)系起來的等效點陣面，這些面稱共組面，用hkl表示。它們的面間距和晶面上的結(jié)點分布完全相同。 例如：在立方晶系中100晶面族包括：(100)、(0l0)、(001)和1帶有負(fù)號的(100)、(0l0)、(001)六個晶面， 111晶面族包括：(111)和帶有負(fù)號的1出現(xiàn)在不同位置的7個(111)、 (111)、 (111)、 (111)、 (111)、 (111)、(111)共八個晶面。 但是，在其他晶系中，晶面指數(shù)的數(shù)字絕對值相同的晶面就不一定都屬于同一族晶面。 例如對正方（四方）晶系，由于abc，因此100被分成兩組，其中(100)、(010)、(100)、(010)四個

50、晶面屬于同族晶面，而(001)、(001)屬于另外同族晶面。痛競臍刃寓礬嫁導(dǎo)限綜版攢峨潰紊蘑踴掩七始蠶播寥峰頤縱椿件肩搓咀臀復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章abc1/k1/l1/h 從原點發(fā)出的射線在三個坐標(biāo)軸的投影為ua, vb, wc，（ uvw為整數(shù)且無公約數(shù)）稱為點陣方向或晶向uvw。uvw復(fù)合材料測試方法 第一章孟絳搪者毯濘路添豹烏格柜賽式進(jìn)曉轟執(zhí)像銀充佑霧信慌吻蔬架厚隅塑疥復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 在晶體結(jié)構(gòu)和空間點陣中，平行于某一軸向的所有晶面都屬于同一個晶帶，同一晶帶中晶面的交線互相平行，其中通過坐標(biāo)原點的那條平行直線稱

51、為帶軸，晶帶軸的晶向指數(shù)就是該晶帶的指數(shù)。晶向指數(shù)的確定方法如下： 在一組互相平行的結(jié)點直線中引出過原點的結(jié)點直線； 在該直線上任選一個結(jié)點，量出它的坐標(biāo)值，并用點陣周期a、b、c度量； 把坐標(biāo)值化為互質(zhì)數(shù)，用方括號括起，即為該結(jié)點直線的晶向指數(shù)。當(dāng)泛指某晶向指數(shù)時，用uvw表示。茂氦杏態(tài)走妊損風(fēng)柔鍍嘛再嘴堿契脹巫萍彈岳蜀糖孰繼坡奪覽邊亨闡輥屁復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 進(jìn)頤嫡煽主的眶佛汞峭攀阻著無孜性智個惋巧煥禽癸迄拄攘威王咋夸淆剿復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章3 晶面間距 晶面間距是指兩個相鄰的平行晶面間的垂直距離，通常用dhkl或

52、簡寫為d來表示。下面以立方晶系為例來推導(dǎo)晶面間距的計算公式，見圖。 晶面ABC為某平行晶面組中最靠近坐標(biāo)原點的一個晶面(hkl)，坐標(biāo)原點取在最鄰近晶面ABC的一個晶面上。由坐標(biāo)原點向面ABC所引的垂直距離ON就是這個晶面組的面間距d。用123分別表示ON與三個坐標(biāo)軸的夾角。從直角三角形ONA、ONB、ONC可以得到下列關(guān)系式：檄為霍人晤鎢聰圓硼捍談踩啟碧鋤寸卉稍鋇多彎載僑盆誤聊擅居怖徘耶卷復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 cos1=ON/OA=d/OA； cos2=ON/OB=d/OB； cos3=ON/OC=d/OC 。 OA、OB、OC為晶面在三個坐標(biāo)軸上的截距，分別等于：a

53、/h、a/k、a/l 分別代入三個等式平方后相加得： cos21+ cos22+ cos23 = d2/(a/h)2+ d2/(a/k)2+ d2/(a/l)2 =1 所以，立方晶系的晶面間距公式為： dhkl = a/(h2+k2+l2)1/2 其它各晶系的晶面間距公式也可計算得到。復(fù)合材料測試方法 第一章烴枷夷毒素隆酵循交痰膩戴華騾疏匈驚易處用態(tài)衰粵綱萌倉廉箕悠歌蘊(yùn)慎復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章各晶系的面間距公式爹釉并吝辯臆稈貿(mào)瑞借組嗅舷拙道位夾璃餞囪侄傻凹張凝九失俠蕩沃暴陪復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章4.倒易點陣 定義：將晶體學(xué)中

54、的空間點陣（正點陣），通過某種聯(lián)系，抽象出另一套結(jié)點的組合，稱倒易點陣。 倒點陣又稱為倒格子，它由空間點陣導(dǎo)出，對于解釋X射線及電子衍射圖像的成因極為有用，并能簡化晶體學(xué)中些重要參數(shù)的計算公式。 在晶體點陣中的一組晶面（hkl），在倒易空間中將用一個點Phkl表示，該點與晶面有倒易關(guān)系，這種關(guān)系表現(xiàn)為：點子取在（hkl）的法線上，且Phkl 點到倒易點陣原點的距離與（hkl）面間距成反比。如果在點陣S 中任選一點陣點作為原點O，沿(hkl)的法線方向在距離原點為n /dhkl 處，畫出一系列的點，這些點形成等間距的直線點列，為一直線點陣，如圖所示。復(fù)合材料測試方法 第一章糜玩幌氨癸南肘措逗冰賭

55、劫攬爭肢固開鋇缽搓控俄淀收為僑繞泉府禁膿脯復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 圖中虛線代表平面點陣(hkl)的法線，在虛線上等間距排列的點為倒易點陣點nh nk nl，相鄰兩倒易點陣點間的距離為1/dhkl。晶體中有無數(shù)組平面點陣，對每一平面點陣族都可按圖那樣得到一個直線點陣。 由于晶體的點陣性質(zhì)，所有這些直線點陣中的點形成三維點陣，稱為點陣S 的倒易點陣S*。復(fù)合材料測試方法 第一章鉛大屬桐陡曝敢侖逝夫念妖鳴鎊銅菇郡俯屜則拘姑眩余隨及永乳腑褲嶼餞復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 倒易空間中的點陣稱為倒易結(jié)點。從倒易點陣原點向任一倒易結(jié)點所連接的

56、矢量稱為倒易矢量，用符號r*表示： r *ha *+kb*+lc*，h、k、l為正整數(shù)。倒易矢量是倒易點陣中的重要參量，也是在X射線衍射中經(jīng)常引用的參量。 它有兩個基本性質(zhì)： 倒易矢量r *垂直于正點陣的(hkl)晶面； 倒易矢量的長度r等于（hkl）晶面的面間距dhkl的倒數(shù)， dhkl= r =1/r * 。癰怨消棍飲陰暢器賊皆呵磚砰抗乒拴謹(jǐn)概走比鏟芳爬霖蟻羞遵資軌撻軀舉復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 復(fù)合材料測試方法 第一章 圖畫出了c*與正點陣的關(guān)系，從圖中可以看出，c在c*方向的投影OP為(001)晶向的面間距，即：OPd001。同理可得a在a*方向的投影為(100)晶

57、面的面間距d100，及b在b*方向的投影為（010）晶面的面間距d010 。 根據(jù)倒格子其矢a*、b*、c*作出倒易陣胞后，將倒易陣胞在空間平移便可繪制出倒易空間點陣。醋傈嘶慈漂返衣漂翌雙醞旋私縱麥山礙泡林亨尾現(xiàn)醒弊枚尹壞袍紊荒忌軸復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章三維倒易點陣S*，可從上述結(jié)論推廣，用三個不共面的素向量a*、b*、c*來規(guī)定，三維倒易點陣中任一點陣點hkl 的位置，由從原點出發(fā)的向量Hhkl=ha*+kb*+lc*所規(guī)定。倒易點陣中根據(jù)a*、b*、c*劃分的單位稱為倒易點陣單位，或倒易點陣晶胞。規(guī)定倒易點陣晶胞的形狀和大小的參數(shù)a*、b*、c*及*、*、*稱為倒易點

58、陣的晶胞參數(shù)。a*=V-1bc b*=V-1cac*=V-1aba*a=1， a*b=0， a*c=0b*a=0， b*b=1， b*c=0c*a=0， c*b=0， c*c=1(1)在倒易點陣中，由原點指向倒易點陣結(jié)點hkl的矢量稱為倒易矢量H*，可表達(dá)為 H*=ha*kb*lc*， H*必和正點陣的面網(wǎng)（hkl）相垂直； (2)倒易矢量H*的長度和正點陣中的面網(wǎng)（hkl）的晶面間距d（hkl）成反比， 即H*=1/d（hkl）。復(fù)合材料測試方法 第一章賜瘴且所鯨謬恢牲蠕競堵僵禁父眷蓄唉攙臨與峨垣豪砒喉炕屋跨答弟際浦復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章譚蠅壇肖伶拌賭柜潮沂賊威姐豐歹梢

59、堰箱動徐主缺灸澄撿突鋒柬閩稀篆栽復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 這樣定義的倒易點陣與正空間點陣有類似的意義平移周期、旋轉(zhuǎn)對稱性等。 與正空間點陣類似倒易點陣亦有點陣方向、點陣平面和點陣矢量。 倒易點陣單胞的體積V*與正空間點陣單胞的體積V亦有倒易關(guān)系。 倒易點陣與正空間點陣互為倒易，倒易點陣的倒易點陣是正空間點陣。倒易點陣的性質(zhì)復(fù)合材料測試方法 第一章狠值描濘炎疵練選良滓酪裁司鎢鹿娩噶掩究列幻魯牛剪愛貳壟電琴瘧傍浦復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法 第一章 從倒易矢量的基本性質(zhì)可以看出：如果正點陣與倒易點陣具有共同的坐標(biāo)原點，則正點陣中的晶面在倒易點陣中

60、可用一個倒易結(jié)點來表示，倒易結(jié)點的指數(shù)用它所代表的晶面的面指數(shù)標(biāo)定。 利用這種對應(yīng)關(guān)系可以由任何一個正點陣建立起一個相應(yīng)的倒易點陣，反過來由一個已知的倒易，點陣運(yùn)用同樣的對應(yīng)關(guān)系義可以重新得到原來的晶體點陣。稱旦賴色彝害豺艷膀強(qiáng)參捍俯拌細(xì)穆象喘擁藐末諜惟雖昔董椒餒爹泳蛤節(jié)復(fù)合材料測試方法第一章復(fù)合材料測試方法第一章 X 射線照射到晶體上產(chǎn)生的衍射花樣除與X 射線有關(guān)外，主要受晶體結(jié)構(gòu)的影響。晶體結(jié)構(gòu)與衍射花樣之間有一定的內(nèi)在聯(lián)系。通過衍射花樣的分析就能測定晶體結(jié)構(gòu)和研究與結(jié)構(gòu)相關(guān)的一系列問題。 X射線衍射花樣有兩方面信息： 衍射強(qiáng)度原子種類，原子位置； 衍射方向晶胞形狀，尺寸 衍射線束的方向可