晶体X射线衍射学基础.ppt

晶体X射线衍射学基础绪论材料的性能包括力学性能与物理性能应用金属材料的用途主要由性能决定。如：在航天航空工业中，为了实现火箭、导弹、卫星、飞机等的飞行控制、通讯、目标捕获识别与跟踪、火力控制、突防、隐身等目的需要采用各种先进的仪器设备，而制造这些仪器设备，需要采用各种新材料，它们具有特殊的物理、化学和生物方面的性能，例如电、磁、声、热、光、力、化学和生物等功能，通过这些金属功能材料实现能量和信号的转换、吸收、存储、发射、传输、伟感、控制和处理，然后广泛地应用于航天航空工业方面的制导、导航、操纵系统、电子系统、电气系统、环境控制系统、能源供给系统、仪表通讯系统、遥感遥测系统、武器火控系统、生命保障系统以及生活服务系统等。
航天航空工业中应用的金属功能材料主要包括磁性合金、弹性合金、膨胀合金、高比重合金、形状记忆合金、贮氢合金以及隐身材料、超导材料等。
而航天器的机身，则需用强度高且轻的材料制成。影响性能的因素：金相、X射线衍射、磁性测量、力学性能测试、莫谱、电子显微镜、热分析（DTA）等等。材料的组织结构与性能显微组织结构的内容学生培养目标完成上述两方面的任务，都涉及到一个测试手段的问题，我们采用的测试手段主要有：
金相、电镜、磁性测量、力学性能测试、莫谱、X光、热分析（DTA）等等。X射线实验技术的发展概况1910年，Ewald发现新散射现象，劳埃由此得出：散射间距(即原子间距)近似于1埃数量级。
1912年，劳埃提出非凡预言：X射线照射晶体时，将产生衍射。
随后，为解释衍射图象，劳埃提出了劳埃方程；
1913年，布拉格父子导出了简单实用的布拉格方程；
随后，厄瓦尔德把衍射变成了图解的形式：厄瓦尔德图解
1913~1914年，莫塞莱定律的发现，并最终发展成为X射线光谱分析及X射线荧光分析。X射线衍射理论已基本完善，是一门相当成熟的学科，而X射线衍射技术仍在不断发展，近年来，发展尤为显著，其主要方面和原因有：
新光源的发明：转靶、同步辐射、X射线激光、X射线脉冲源，高效率、强光源，使测量精度提高4个数量级。
新的探测器：由气体探测器到固体探测器，高分辨率、高灵敏度，使测量提高2个数量级。
新的数据记录及处理技术：高度计算机化
a.实验设备、实验数据全自动化；
b.数据分析计算程序化；
c.衍射花样的计算机模拟。X射线分析在金属材料领域中的主要应用课程简介参考书：原子物理、光学；
X射线金属学（柯列迪）
金属X射线学（许顺生）
材料近代测试分析方法（哈工大）
要求：本课程中一些内容比较抽象，微观概念、
空间概念不易掌握和建立，因此课前课后必须进行预习和复习，课堂上则要跟着老师的思路，积极思考、思维活跃，注意教学中的重点难点，对所学内容及时消化，认真、独立完成实验及作业。
考核：平时成绩（包括作业、实验及课堂点名）30%，考试70%目录第一章X射线的产生和性质本章重点§1.1X射线的本质一.X射线的性质二.X射线的本质几何光学回顾劳埃实验1劳埃实验2劳埃实验的意义与功绩：实验还表明，X射线在空间传播具有粒子性，或者说X射线是由大量以光速运动的粒子组成的不连续的粒子流。这些粒子叫光量子，每个光量子具有能量
ε=hν或ε=hc/λ
式中，h是普朗克常数，h=6.63×10-34J·s；
ν和λ分别为光量子的频率和波长。
X射线的单位通常用埃（Å）
1Å=10-8cm=10-10m
目前欧美普遍采用nm，1nm=10Å。X射线是一种波长较短的电磁波，其本质与可见光相同，只不过X射线是由高速带电粒子与物质原子中的内层电子作用而产生的，因此能量大，波长短，具有强的穿透能力。X射线处于电磁波谱中，紫外线和γ射线之间（见P1图1-1）。
无限电波红外线可见光紫外线X射线γ射线宇宙射线

1031010-110-310-510-710-910-1110-13
图1-2电磁波谱
X射线的波长为λ=10-10cm～10-6cm，即100～0.01Å或更短。
通常，用于晶体衍射实验的X射线波长约为2.5～0.5Å，而用于金属材料探伤的X射线波长则要更短一些，约为1～0.05Å，而常见的可见光的波长约为4000～8000Å。本节小结§1.2X射线的产生和设备一、X射线的产生条件二、X射线管1.X射线管基本工作原理2.X射线管的基本构造3.X射线管的额定功率4.特殊结构的X射线管三.X射线仪X射线结构分析仪四.X射线探测与防护§1.3X射线谱即X射线强度I随波长λ而变化的关系曲线。
单位时间内，通过垂直于X射线传播方向的单位面积的X射线总能量，以J/cm2·s为单位。
且

I～nhν即I与一个光子的能量hν有关，还与光子的数目n有关。
所以，强度与光子的数目有关，以及与每个光子携带的能量hν有关。二、连续X射线谱实验规律i2由上述可知，λ0、λm的数值