2021-2022学年高二物理竞赛课件：晶体的x射线衍射

这是一份2021-2022学年高二物理竞赛课件：晶体的x射线衍射，共13页。PPT课件主要包含了晶体的x射线衍射，X射线的产生，同步辐射的特点，双晶衍射实验装置等内容，欢迎下载使用。
＊1910年劳厄提出晶体可以作为x射线的三维衍射光栅。X射线波长
＊1912年费里德里奇和伦琴的博士生克尼平用实验证实了　　　　劳厄的想法。＊布拉格父子提出了著名的布拉格公式。　　但晶体中含有轻重相差较大的两种原子时，用x射线测定晶体结构将很困难。
＊中子衍射，电子衍射都可以用来研究晶体结构。　　但电子既受原子核的作用又受核外电子的作用，散射很强，透射很弱，适用于研究薄膜和表面结构，TEM需要制备约50nm厚的样品，比较费时也比较昂贵。
＊X射线管＊同步辐射X射线激光器（基础研究阶段）放射性材料（与电子俘获有关）
X射线管产生的x射线的特征
１. 连续谱产生机制---轫致辐射：高速运动的电子在原子核电场作用下被减速时产生的辐射。短波极限： 2. 特征谱（标识谱）－－分离的谱线。产生机制：原子内层电子跃迁产生。K,L,M…线系不同原子内层电子跃迁的能量差不同，产生的光子能量不同。 衍射一般用　Cu k1 　　0.155nm
亮度高（第一代比旋转阳极耙特征谱高3个量级，第三代高9个量级）光谱连续而且范围很宽（1000~0.001nm）高度的平行性 （发散角约为毫弧度）
一、x射线衍射的基本原理　设x射线源和晶体的距离，以及观测点和晶体之间的距离都比晶体的线度大得多，则入射线和衍射线都可看成平行光线。　不考虑康普顿效应，即认为电子对x射线的散射是弹性散射，散射前后光子能量不变。设　　和　　为入射线和衍射线的单位矢量，只讨论布喇菲格子，取O点为原点，晶体中任一格点的位矢为
当衍射波波矢与入射波波矢相差为倒格矢的整数倍时满足衍射条件.
2. 布拉格公式考虑n=1的情形，则
围成一三角形，由于忽略康普顿效应，所以
因此　　的垂直平分线必平分　与　　之间的夹角，而晶面族（h1h2h3)与　　垂直，所以该垂直平分线一定在晶面族（h1h2h3) 内，衍射极大的方向恰好就是晶面族（h1h2h3) 的反射方向。　　
　当衍射线对某一晶面族来说恰为光的反射方向时，此衍射方向就是衍射加强方向。
金刚石结构结晶学原胞中有八个原子，坐标为(0,0,0) (1/2,1/2,0) (1/2,0,1/2) (0,1/2,1/2) (1/4,1/4,1/4) (3/4,3/4,1/4) (3/4,1/4,3/4) (1/4,3/4,3/4)