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1、X射線衍射學(xué)原理,材料科學(xué)與工程學(xué)院 艾延齡 E-mail: ,中南大學(xué),X射線衍射分析技術(shù),歷史背景 第一章 X射線的物理學(xué)基礎(chǔ) 第二章 X射線的晶體學(xué)基礎(chǔ) 第三章 X射線的衍射原理 第四章 X射線的強(qiáng)度 第五章 X射線衍射實(shí)驗(yàn)方法和點(diǎn)陣常數(shù)測定 第六章 物相分析 第七章 晶粒尺寸和點(diǎn)陣畸變度的測定,主要內(nèi)容,第八章 單晶體取向的測定 第九章 宏觀應(yīng)力的測定 第十章 織構(gòu)測定,與X射線有關(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,由于未知這種射線的實(shí)質(zhì)（或本性），將它稱為 X 射線。,歷史上第一張X射線照片，就是倫琴拍攝他夫人的手的照片。,倫琴 （W. K. Rontgen，1845

2、-1923）,X射線不僅是第一種被發(fā)現(xiàn)的以射線命名的物質(zhì)，它的發(fā)現(xiàn)直接導(dǎo)致了元素放射性的發(fā)現(xiàn)！ X射線發(fā)現(xiàn)后,人們以為用太陽光照射熒光物質(zhì)就能產(chǎn)生X射線.1896年,貝克勒爾對此展開研究,他用鈾的氧化物作為熒光物質(zhì),放在太陽下暴曬,確實(shí)讓底片感光了,當(dāng)他進(jìn)一步驗(yàn)證的時候,烏云遮住了太陽,一連幾天都是陰天,但當(dāng)他將底片洗出來之后,非常吃驚的發(fā)現(xiàn)底片曝光要比在太陽下強(qiáng)上百倍.最終導(dǎo)致了元素放射性的發(fā)現(xiàn),打開了通往原子內(nèi)部的大門.,由于X射線的發(fā)現(xiàn)具有重大的理論意義和實(shí)用價值，倫琴于1901年獲得首屆諾貝爾物理學(xué)獎!,1912年，勞厄(Max von Laue)，弗里德里希(Fdededch w)與

3、尼平（Knipping）所做的實(shí)驗(yàn)演示了X射線通過晶體所產(chǎn)生的衍射花樣，既證實(shí)了X射線具有波動性，又驗(yàn)證了晶體具有周期性。對科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了不可估量的影響。,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)時對X射線究竟是粒子還是波存在爭議,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教與晶體有關(guān)的光學(xué)問題,勞埃反復(fù)詢問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射線衍射實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過多次失敗終于得到了清晰的衍射花樣。,弗里

4、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),勞厄的 X 射線衍射實(shí)驗(yàn)原理圖,晶體中有規(guī)則排列的原子，可看作一個立體的光柵。原子的線度和間距大約為10 - 10 m 數(shù)量級，根據(jù)前述可見光的光柵衍射基本原理推斷，只要 入射X 射線的波長與此數(shù)量級相當(dāng)或更小些，就可能獲得衍射現(xiàn)象。,康普頓效應(yīng),1922年，康普頓在研究X射線被自由電子散射的時候，發(fā)現(xiàn)一個奇怪的現(xiàn)象：散射出來的X射線分成兩部分，一部分和原來的入射線波長相同，而另一部分則比原來的波長要長，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。,康普頓效應(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！,與X射線及晶體衍射有關(guān)的部分諾貝爾獎獲得者名單,X射線的應(yīng)用,利用X射線的穿透能力得到透視照片。如醫(yī)用X光照片，材料內(nèi)部無損探傷等；,利用X射線衍射測定晶體的結(jié)構(gòu)和對稱性，晶格常數(shù)；測定晶粒尺寸，宏觀應(yīng)力和織構(gòu)等；,利用X射線的光譜學(xué)來得到材料的成分等微觀信息。如各種能譜儀。 七十年代發(fā)展起來的X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（X-ray Absorption Fine Spectroscopy, XAFS)。其中XAFS不但能得到材料的成分信息，而且能得到離子的價鍵、離子間的距離以及離子或原子的配位數(shù)等結(jié)構(gòu)信息。,