緒論X射線(xiàn)歷史背景

1、X射線(xiàn)衍射學(xué)原理 艾延齡E-mail: 中南大學(xué)X射線(xiàn)衍射分析技術(shù)1歷史背景第一章 X射線(xiàn)的物理學(xué)基礎(chǔ)第二章 X射線(xiàn)的晶體學(xué)基礎(chǔ)第三章 X射線(xiàn)的衍射原理第四章 X射線(xiàn)的強(qiáng)度第五章 X射線(xiàn)衍射實(shí)驗(yàn)方法和點(diǎn)陣常數(shù)測(cè)定第六章 物相分析第七章 晶粒尺寸和點(diǎn)陣畸變度的測(cè)定主要內(nèi)容2第八章 單晶體取向的測(cè)定第九章 宏觀應(yīng)力的測(cè)定第十章 織構(gòu)測(cè)定3與X射線(xiàn)有關(guān)的歷史背景中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 艾延齡4由于未知這種射線(xiàn)的實(shí)質(zhì)（或本性），將它稱(chēng)為 X 射線(xiàn)。 1895年，德國(guó)物理學(xué)家倫琴在研究陰極射線(xiàn)管的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了一種穿透力很強(qiáng)的射線(xiàn)。+高壓電源金屬靶電子束高能X 射 線(xiàn)5歷史上第一張X射線(xiàn)照片，就是倫

2、琴拍攝他夫人的手的照片。倫琴（W. K. Rontgen，1845-1923） 6X射線(xiàn)不僅是第一種被發(fā)現(xiàn)的以射線(xiàn)命名的物質(zhì)，它的發(fā)現(xiàn)直接導(dǎo)致了元素放射性的發(fā)現(xiàn)！X射線(xiàn)發(fā)現(xiàn)后,人們以為用太陽(yáng)光照射熒光物質(zhì)就能產(chǎn)生X射線(xiàn).1896年,貝克勒爾對(duì)此展開(kāi)研究,他用鈾的氧化物作為熒光物質(zhì),放在太陽(yáng)下暴曬,確實(shí)讓底片感光了,當(dāng)他進(jìn)一步驗(yàn)證的時(shí)候,烏云遮住了太陽(yáng),一連幾天都是陰天,但當(dāng)他將底片洗出來(lái)之后,非常吃驚的發(fā)現(xiàn)底片曝光要比在太陽(yáng)下強(qiáng)上百倍.最終導(dǎo)致了元素放射性的發(fā)現(xiàn),打開(kāi)了通往原子內(nèi)部的大門(mén).由于X射線(xiàn)的發(fā)現(xiàn)具有重大的理論意義和實(shí)用價(jià)值，倫琴于1901年獲得首屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)!71912年，勞厄(

3、Max von Laue)，弗里德里希(Fdededch w)與尼平（Knipping）所做的實(shí)驗(yàn)演示了X射線(xiàn)通過(guò)晶體所產(chǎn)生的衍射花樣，既證實(shí)了X射線(xiàn)具有波動(dòng)性，又驗(yàn)證了晶體具有周期性。對(duì)科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了不可估量的影響。勞 厄勞 厄(18791960)(18791960)M . von RaueM . von Raue1914年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)8勞埃,1904年博士畢業(yè)于柏林大學(xué),導(dǎo)師是普朗克,1905年留在柏林大學(xué)做普朗克的助教,1909年轉(zhuǎn)到慕尼黑大學(xué)在索末菲手下做講師。當(dāng)時(shí)對(duì)X射線(xiàn)究竟是粒子還是波存在爭(zhēng)議,但索末菲和勞埃傾向于是波。1912年2月,索末菲的博士研究生埃瓦爾德向勞埃請(qǐng)教與晶

4、體有關(guān)的光學(xué)問(wèn)題,勞埃反復(fù)詢(xún)問(wèn)了晶格振子之間的距離。1912年4月勞埃、索末菲的助教弗里德里希和倫琴的博士研究生尼平進(jìn)行了晶體X射線(xiàn)衍射實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)多次失敗終于得到了清晰的衍射花樣。9弗里德利希和尼平的實(shí)驗(yàn)裝置底片上顯出有規(guī)則的斑點(diǎn)10勞厄的 X 射線(xiàn)衍射實(shí)驗(yàn)原理圖 晶體中有規(guī)則排列的原子，可看作一個(gè)立體的光柵。原子的線(xiàn)度和間距大約為10 - 10 m 數(shù)量級(jí)，根據(jù)前述可見(jiàn)光的光柵衍射基本原理推斷，只要 入射X 射線(xiàn)的波長(zhǎng)與此數(shù)量級(jí)相當(dāng)或更小些，就可能獲得衍射現(xiàn)象。衍射斑紋（勞 厄 斑）+晶體X射線(xiàn)（硫化銅）記錄干板11 1912年，英國(guó)物理學(xué)家布喇格父子提出 X射線(xiàn)在晶體上衍射的一種簡(jiǎn)明的理論

5、解釋 布喇格定律，又稱(chēng)布喇格條件。 1915年布喇格父子獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，小布喇格當(dāng)年25歲，是歷屆諾貝爾獎(jiǎng)最年輕的得主。亨 布 喇 格W . H . Bragg(18621942)W . L . Bragg(18901971)勞 布 喇 格12康普頓效應(yīng) 1922年，康普頓在研究X射線(xiàn)被自由電子散射的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：散射出來(lái)的X射線(xiàn)分成兩部分，一部分和原來(lái)的入射線(xiàn)波長(zhǎng)相同，而另一部分則比原來(lái)的波長(zhǎng)要長(zhǎng)，具體的大小和散射角存在著函數(shù)關(guān)系?？灯疹D在引入光量子的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了波長(zhǎng)變化和散射角的關(guān)系式，和實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得非常好?？灯疹D效應(yīng)是量子理論最重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)之一，康普頓也因此獲得1927年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)！13與X射線(xiàn)及晶體衍射有關(guān)的部分諾貝爾獎(jiǎng)獲得者名單 14X射線(xiàn)的應(yīng)用利用X射線(xiàn)的穿透能力得到透視照片。如醫(yī)用X光照片，材料內(nèi)部無(wú)損探傷等；利用X射線(xiàn)衍射測(cè)定晶體的結(jié)構(gòu)和對(duì)稱(chēng)性，晶格常數(shù)；測(cè)定晶粒尺寸，宏觀應(yīng)力和織構(gòu)等；利用X射線(xiàn)的光譜學(xué)來(lái)得到材料的成分等微觀信息。如各種能譜儀。七十年代發(fā)展起來(lái)的X射線(xiàn)吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（X-ray Abs