1、连续X射线谱:具有连续波长的X射线,也称多色X射线。

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第04章X射线物理学基础0(2).

第04章X射线物理学基础0(2).
2019/4/12
X射线的发展史
伦琴夫人的手
蛋白质螺旋结构 人体的X照片
2019/4/12
X射线的发展史 1912年,德国物理学家劳埃(ue,M)等人 发现X射线在晶体中的衍射现象,确证X射线是一 种电磁波。 1912年,英国物理学家布· 喇格父子(Bragg,W.H; Bragg,V.L.) 用X射线测定NaCl晶体,开创X射线晶 体结构分析的历史。
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§4.1 X射线的本质
1. X射线的本质 是一种电磁波,与无线电波、可见光、紫外线、 γ完全相同,仅是波长短而已。

具有波粒二象性
波动性:以一定频率、波长在空间传播;
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1. X射线的本质
粒子性:以光子形式辐射和吸收时具有一定的能量和 动量,它们之间的关系为:
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1. X射线的本质

x-ray的性质:


不可见,极强的穿透能力
沿直线传播


使底片感光、荧光板发光、气体电离
杀死(伤)生物细胞
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2. X射线的产生 (1)产生原理
高速运动的电子与物体碰撞时,发生能量转换,电子的运 动受阻失去动能,其中一小部分(1%左右)能量转变为 X射线,而绝大部分(99%左右)能量转变成热能使物体 温度升高。

NaCl晶体结构
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X射线的发展史
年 份 学 科 1901 物理 1914 物理 1915 1917 1924 1937 1954 1962 1962 1964 1985 1986 1994 得奖者 伦琴Wilhelm Conral Rontgen 劳埃Max von Laue 亨利.布拉格Henry Bragg 物理 劳伦斯.布拉格Lawrence Bragg. 物理 巴克拉Charles Glover Barkla 物理 卡尔.西格班Karl Manne Georg Siegbahn 戴维森Clinton Joseph Davisson 物理 汤姆孙George Paget Thomson 化学 鲍林Linus Carl Panling 肯德鲁John Charles Kendrew 化学 帕鲁兹Max Ferdinand Perutz Francis H.C.Crick、JAMES d.Watson、 生理医学 Maurice h.f.Wilkins 化学 Dorothy Crowfoot Hodgkin 霍普特曼Herbert Hauptman 化学 卡尔Jerome Karle 鲁斯卡E.Ruska 物理 宾尼希G.Binnig 罗雷尔H.Rohrer 布罗克豪斯 B.N.Brockhouse 物理 沙尔 C.G.Shull 内 容 X射线的发现 晶体的X射线衍射 晶体结构的X射线分析 元素的特征X射线 X射线光谱学 电子衍射 化学键的本质 蛋白质的结构测定 脱氧核糖核酸DNA测定 青霉素、B12生物晶体测定 直接法解析结构 电子显微镜 扫描隧道显微镜 中子谱学 中子衍射

材料分析测试方法名词解释

材料分析测试方法名词解释

名词解释1、连续X 射线谱:由波长连续变化的X 射线构成,也称白色X 射线或多色X 射线。

2、短波限:连续X 射线谱在短波方向的最短波长,即光子一次碰撞就耗尽能量所产生的X 光子的波长,称为短波限λ0。

3、吸收限:指X 射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量,如入射光子的能量必须大于或等于将K 电子从无穷远移至K 层时所做的功W ,称此时的光子波长λ为K 系的吸收限。

4、X 射线强度:垂直X 射线传播方向的单位面积上在单位时间内所通过的光子数目的能量总和。

5、特征X 射线谱:由一定波长的若干X 射线叠加在连续谱上构成,也称单色X 射线和标识X 射线。

6、特征X 射线:原子内层电子受到激发后,在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和波长的一种电磁波。

7、光电效应:光与物质相互作用产生电子的现象。

X 射线与物质的相互作用可以看成是X 光子与物质中原子的相互碰撞。

当X 光子具有足够能量时,可以将原子内层电子击出,该电子称为光电子。

原子处于激发态,外层电子向内层空位跃迁,多余能量以辐射方式释放,即二次特征X 射线或荧光X 射线。

这一过程即为X 射线的光电效应。

8、倒易点阵:在晶体点阵(正点阵)基础上按一定对应关系构建的一个空间点阵。

方向—倒易基矢垂直于正点阵中异名基矢构成的平面长度—倒易基矢与正点阵矢量间是倒数关系9、倒易矢量:由倒易原点指向任意倒易阵点的方向矢量。

10、布拉格方程:d -衍射晶面间距;θ-掠射角;λ-入射线波长;n -反射级数11、反射球:以波矢量大小的倒数(1/λ)为半径,作一个球面,从球心向球面与倒易点阵的交点的射线为波的衍射线,这个球面称为反射球,也称厄瓦尔德球。

12、倒易球:多晶体由很多小晶粒(亚晶粒)构成,这些晶粒在空间的取向各不相同。

这些取向不同的晶粒中同名的(HKL )晶面对应的倒易矢量的长度都为1/dHKL ,对应的倒易点在空间构成一个半径为1/dHKL 的球,即倒易球。

连续x射线谱和特征x射线谱产生机理

连续x射线谱和特征x射线谱产生机理

连续x射线谱和特征x射线谱产生机理X射线是一种电磁波,由于其具有穿透力强、能量较高等特性被广泛应用于物质的结构分析、医学成像等领域。

X射线谱是研究X射线特性的重要手段之一,其中连续X射线谱和特征X射线谱是比较重要的两种。

本文将介绍连续X射线谱和特征X射线谱的产生机理以及其应用。

一、连续X射线谱连续X射线谱是指当高速电子与物质相互作用时产生的 X射线谱线没有明显的断裂,而是连续分布在一定范围内的谱线。

这种连续的谱线成为连续X射线谱。

连续X射线谱通常分布在低能区(低于100 keV),其产生机理如下:1. 电子撞击产生连续X射线谱的产生机理中,最主要的是电子撞击产生机理。

当高速电子进入物质,会被物质原子中的电子所吸引,从而发生碰撞。

碰撞过程中,电子能量转移给内层电子,使得电子从内层跃迁到外层能级,同时放出能量,形成X射线。

因为被激发的内层电子需要跃迁到更低的能级才能满足偶数电子规则,所以从内层跃迁到外层会有一定的概率,而且这个概率会随着能量的增加而增加,从而形成连续X射线谱线。

2. 散射产生散射是连续X射线谱的另一种产生机理。

当高能电子或光子穿过物质时,会与物质原子的电子相互作用,形成散射效应。

在这个过程中,散射X射线的能量会落在连续X 射线谱的能量范围内,从而形成连续X射线谱线。

连续X射线谱广泛应用于材料分析和成像,特别是在非破坏性检测和材料表征方面具有广泛应用前景。

二、特征X射线谱特征X射线谱是物质中特定元素的主要产生机理,每个元素都有一组独特的特征X射线能级。

当外界电子激发物质中的电子时,特征X射线谱线能够很明显地在连续谱线上显现出来。

因此特征X射线谱被广泛地用于元素分析。

其产生机理如下:1. 吸收-发射轮换产生特征X射线谱的产生机制是由原子中内层电子受到高能电子或光子的激发而身处激发态。

在激发的过程中,内层电子被强制靠近原子核,由于康普顿效应的存在,小角度的X射线会被散射到较高的角度上,不会抵达探测器。

材分的名词解释填空

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1.辐射的发射:指物质吸收能量后产生电磁辐射的现象。

2.俄歇电子:X 射线或电子束激发固体中原子内层电子使原子电离,此时原子(实际是离子)处于激发态,将发生较外层电子向空位跃迁以降低原子能量的过程,此过程发射的电子。

3、背散射电子:入射电子被样品原子散射回来的部分;它包括弹性散射和非弹性散射部分;背散射电子的作用深度大,产额大小取决于样品原子种类和样品形状。

4.溅射:入射离子轰击固体时,当表面原子获得足够的动量和能量背离表面运动时,就引起表面粒子(原子、离子、原子团等)的发射,这种现象称为溅射。

5.物相鉴定:指确定材料(样品)由哪些相组成。

6.电子透镜:能使电子束聚焦的装置。

7.质厚衬度:样品上的不同微区无论是质量还是厚度的差别,均可引起相应区域透射电子强度的改变,从而在图像上形成亮暗不同的区域,这一现象称为质厚衬度。

8.蓝移:当有机化合物的结构发生变化时,其吸收带的最大吸收峰波长或位置(最大)向短波方向移动,这种现象称为蓝移(或紫移,或“向蓝” )。

9.伸缩振动:键长变化而键角不变的振动,可分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动。

10.差热分析:指在程序控制温度条件下,测量样品与参比物的温度差随温度或时间变化的函数关系的技术。

11、球差:即球面像差,是由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对电子的折射能力不同造成的。

轴上物点发出的光束,经电子光学系统以后,与光轴成不同角度的光线交光轴于不同位置,因此,在像面上形成一个圆形弥散斑,这就是球差。

12、明场像:用另外的装置来移动物镜光阑,使得只有未散射的透射电子束通过他,其他衍射的电子束被光阑挡掉,由此得到的图像13、暗场像:或是只有衍射电子束通过物镜光阑,投射电子束被光阑挡掉,由此得到的图像14、X射线的强度:是指行垂直X射线传播方向的单位面积上在单位时间内所通过的光子数目的能量总和。

常用的单位是J/ 。

15、衍射衬度:主要是由于晶体试样满足布拉格条件程度差异以及结构振幅不同而形成电子图像反差。

X射线衍射课程重点

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名词解释:一:连续X射线谱:具有连续波长的X射线,构成连续X射线谱。

短波限:连续X射线谱的强度是随波长的变化而连续变化的。

每一条曲线都在短波方向有一个波长极限,称为短波限。

吸收限:特征(标识)X射线谱:当射线管电压低于20kV时,只产生连续X射线谱。

当管电压超过20kV 时,在连续谱的基础上产生波长一定的谱线,构成标识X射线谱。

相干散射:X射线被物质中的电子散射之后,各散射波之间频率相同,可以发生干涉作用,这种散射现象称为相干散射。

非相干散射:X射线光子与束缚力不大的外层电子或自由电子碰撞时,光子动能减少,波长增大。

使得散射波与入射波不存在固定的位向关系,散射波之间不能发生衍射。

康普顿效应:散射光中除了有原波长λ0的X光外,还产生了波长λ>λ0 的X光,其波长的增量随散射角的不同而变化。

这种现象称为康普顿效应(Compton Effect)。

光电效应:在高于某特定频率的电磁波照射下,某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流,即光生电。

荧光辐射:处于激发态的原子,要通过电子跃迁向较低的能态转化,同时辐射出被照物质的特征x射线,这种由入射x射线激发出的特征x射线,称为二次特征x射线(荧光x射线)此种辐射又称为荧光辐射。

俄歇效应: 与荧光辐射相联系,如果高能级电子向低能级跃迁过程中放出的能量使得其他一个或多个核外电子溢出,则称为俄歇效应。

这些电子具有固定的能量,称为俄歇电子。

俄歇电子二:面角守恒定律倒易点阵晶带轴球面投影极射赤面投影三:衍射圆锥选择反射干涉面指数四:简单点阵五(试验方法):名词解释自己找六(物相分析):PDF卡片重点:一:1.特征谱线的辐射强度随管流i、管压U的增大而增大。

2.吸收限的应用选择靶材滤波片的选择二:1..倒易点阵的计算三:1.通过厄瓦尔德球作图法推导劳厄方程组和布拉格公式2.衍射矢量方程的推导3.由.衍射矢量方程导出布拉格方程4.三种X射线衍射方法四:1.单个电子与原子对X射线的散射(不要求)2.公式3.点阵消光的有序无序4.谢乐公式的推导5.选择反射区“尺寸效应”6.知道粉末(多晶)衍射的积分强度公式五(试验方法):1.相机的分辨本领影响因素六(物相分析):1.定量分析(必考)2.K值法(必考)。

材料分析测试方法考点总结

材料分析测试方法考点总结

材料分析测试方法XRD1、x-ray 的物理基础X 射线的产生条件:⑴ 以某种方式产生一定量自由电子⑵ 在高真空中,在高压电场作用下迫使这些电子做定向运动⑶ 在电子运动方向上设置障碍物以急剧改变电子运动速度→x 射线管产生。

X 射线谱——X 射线强度随波长变化的曲线:(1)连续X 射线谱:由波长连续变化的X 射线构成,也称白色X 射线或多色X 射线。

每条曲线都有一强度极大值(对应波长λm )和一个波长极限值(短波限λ0)。

特点:最大能量光子即具有最短波长——短波限λ0。

最大能量光子即具有最短波长——短波限λ0。

影响连续谱因素:管电压U 、管电流 I 和靶材Z 。

I 、Z 不变,增大U→强度提高,λm 、λ0移向短波。

U 、Z 不变,增大I ;U 、I 不变,增大Z→强度一致提高,λm 、λ0不变。

(2)特征X 射线谱:由一定波长的若干X 射线叠加在连续谱上构成,也称单色X 射线和标识X 射线。

特点:当管电压超过某临界值时才能激发出特征谱。

特征X 射线波长或频率仅与靶原子结构有关,莫塞莱定律特定物质的两个特定能级之间的能量差一定,辐射出的特征X 射线的波长是特定。

特征x 射线产生机理:当管电压达到或超过某一临界值时,阴极发出的电子在电场加速下将靶材物质原子的内层电子击出原子外,原子处于高能激发态,有自发回到低能态的倾向,外层电子向内层空位跃迁,多余能量以X 射线的形式释放出来—特征X 射线。

X 射线与物质相互作用:散射,吸收(主要)(1)相干散射:当X 射线通过物质时,物质原子的内层电子在电磁场作用下将产生受迫振动,并向四周辐射同频率的电磁波。

由于散射线与入射线的波长和频率一致,位相固定,在相同方向上各散射波符合相干条件,故称相干散射→ X 射线衍射学基础 ()σλ-=Z K 1(2)非相干散射:X 射线光子与束缚力不大的外层电子或自由电子碰撞时电子获得一部分动能成为反冲电子,X 射线光子离开原来方向,能量减小,波长增加,也称为康普顿散射。

材料分析测试方法名词解释

材料分析测试方法名词解释

名词解释1、连续X射线谱:由波长连续变化的X射线构成,也称白色X 射线或多色X射线。

2、短波限:连续X射线谱在短波方向的最短波长,即光子一次碰撞就耗尽能量所产生的X光子的波长,称为短波限λ0。

3、吸收限:指X射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量,如入射光子的能量必须大于或等于将K电子从无穷远移至K层时所做的功W,称此时的光子波长λ为K系的吸收限。

4、X射线强度:垂直X射线传播方向的单位面积上在单位时间内所通过的光子数目的能量总和。

5、特征X射线谱:由一定波长的若干X射线叠加在连续谱上构成,也称单色X射线和标识X射线。

6、特征X射线:原子内层电子受到激发后,在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和波长的一种电磁波。

AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF7、光电效应:光与物质相互作用产生电子的现象。

X射线与物质的相互作用可以看成是X光子与物质中原子的相互碰撞。

当X光子具有足够能量时,可以将原子内层电子击出,该电子称为光电子。

原子处于激发态,外层电子向内层空位跃迁,多余能量以辐射方式释放,即二次特征X射线或荧光X射线。

这一过程即为X射线的光电效应。

++-MMυh→+e8、倒易点阵:在晶体点阵(正点阵)基础上按一定对应关系构建的一个空间点阵。

方向—倒易基矢垂直于正点阵中异名基矢构成的平面长度—倒易基矢与正点阵矢量间是倒数关系9、倒易矢量:由倒易原点指向任意倒易阵点的方向矢量。

10、布拉格方程:d-衍射晶面间距;θ-掠射角;λ-入射线波长;n-反射级数11、反射球:以波矢量大小的倒数(1/λ)为半径,作一AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF个球面,从球心向球面与倒易点阵的交点的射线为波的衍射线,这个球面称为反射球,也称厄瓦尔德球。

12、倒易球:多晶体由很多小晶粒(亚晶粒)构成,这些晶粒在空间的取向各不相同。

这些取向不同的晶粒中同名的(HKL)晶面对应的倒易矢量的长度都为1/dHKL,对应的倒易点在空间构成一个半径为1/dHKL的球,即倒易球。

材料测试技术第1章X射线的性质2

材料测试技术第1章X射线的性质2

五、X射线的探测与防护
• 探测:荧光屏、照相底片、辐射 探测器等。 • 防护:铅板、铅玻璃、铅橡皮工 作服、铅玻璃眼镜等。
X射线对物质晶体的研究?
波的干涉
(a) 同位相,相长干涉 (b) 反位相,相消干涉
(c) 存在一定位相差
1.X射线的波-粒二象性 2.连续X射线谱的特点 3.X射线产生的基本条件与基本性质 4.特征(标识)X射线的特点, 5.光电效应与俄歇效应 6.相干散射与非相干散射 7.什么叫特征X射线激发电压V激?
特征X射线小结
3)特征谱结构
K系特征谱 : Kα、Kβ、Kγ,
Kα(Kα1、Kα2)
4)λ 与Z的关系
√1/λ =K(Z-σ )
荧光X射线光谱分析(XRF、XFS)
四、 X射线与物质的相互作用
散射 X射线作用于物质 吸收 透过→衰减
1
X射线的散射
X射线与物质内层电子作用时, 电子便成为新的电磁波源向空间各个方向辐射与入射 X射线频率相同的电磁波,新的散射波之间可以发生 干涉作用。 X射线 光量子 →碰撞(原子中束缚较紧、Z较大电子 )→新振动波源群(原子中的电子);与X射线的周期 、频率相同,方向不同。
2. K的透射率计算:
滤波片的厚度已确定为15.3 m log [100 / I ] = 0.434×49.2×8.92×0.00153 log I = log100 - 0.291 I = 101.71 = 51.3 即在此条件下CuK辐射的透射率为51.3%。
多元素物质(机械混合物、固溶体或化合物): μm = w1μm1 + w2μm2 + … 式中: w1,w2…-各元素的重量百分数 μm1,μm2…—各元素的质量吸收系数

2016级晶体X射线衍射部分考试复习提纲

2016级晶体X射线衍射部分考试复习提纲

2016级晶体X射线衍射部分考试复习提纲2016级晶体X射线衍射部分考试复习提纲第五章晶体学基础1.晶体结构与空间点阵晶体:是结构基元(原⼦、离⼦或分⼦等)在三维空间作有规则、周期性重复排列的固体,具有格⼦构造。

晶胞是晶体结构的基本重复单元。

空间点阵:从晶体结构抽象出来的,描述结构基元空间分布周期性的⼏何点,称为晶体的空间点阵(正点阵)。

⼏何点为阵点。

14种布拉菲点阵,7种晶系2.晶⾯、晶⾯指数、间距晶⾯:在点阵中由结点构成的平⾯。

晶⾯指数:国际上通⽤的是密勒(Miller)指数,即⽤h k l)表⽰待标晶⾯的晶⾯指数。

晶⾯间距:●⼀组平⾏晶⾯(hkl)中两个相邻平⾯间的垂直距离称为晶⾯间距,⽤dhkl表⽰。

●它与晶胞参数和晶⾯指标有关。

●晶⾯指数越⾼, ⾯间距越⼩, 晶⾯上粒⼦的密度(或阵点的密度)也越⼩.只有(hkl)⼩, d(hkl)⼤, 即阵点密度⼤的晶⾯(粒⼦间距离近, 作⽤能⼤,稳定)才能被保留下来。

3.晶⾯族:在同⼀晶体点阵中,有若⼲组晶⾯是可以通过⼀定的对称变化重复出现的等同晶⾯,它们的⾯间距与晶⾯上结点分布完全相同。

这些空间位向性质完全相同的晶⾯的集合,称为晶⾯族。

⽤{hkl}表⽰。

4.倒易点阵倒易点阵:是在晶体点阵的基础上按⼀定对应关系建⽴起来的空间⼏何图形,是晶体点阵的另⼀种表达形式。

为了区别有时把晶体点阵空间称为正空间。

倒易空间中的结点称为倒易点。

倒易⽮量:从倒易点阵原点向任⼀倒易阵点所连接的⽮量叫倒易⽮量,表⽰为: r* = ha* + kb* + lc*倒易阵点⽤它所代表的晶⾯指数标定。

倒易⽮量的基本性质:如果正点阵与倒易点阵具有同⼀坐标原点,则正点阵中的⼀个晶⾯在倒易点阵中就变成了⼀个阵点(倒易点)。

正点阵中晶⾯取向和⾯间距只须倒易⽮量⼀个参量就能表⽰。

练习题:作业题:在⼀正交晶系坐标中,画出(110)、(ī 05)、(ī ī 1)晶⾯。

推算出⽴⽅晶系晶⾯(hkl)的⾯间距公式。

X射线的产生及其物理作用

X射线的产生及其物理作用
能级差为周围某壳层上电子吸收受激逸出成为二次电子— —俄歇电子
能级跃 迁
一、电磁辐射基础
(2)辐射的发射 物质吸收能量后产生电磁辐射的现象,实质是辐射跃迁。
物质粒子发射辐射的强度对λ或γ的分布称为发射光谱,光致 发光粒子则称为荧(磷)光光谱。不同物质具有特定的特征发射光 谱;荧光吸收一次光子与发射二次光子的时间短(10-8~10-4), 而磷光的时间长,在10-4~10s间。
电子亚层(电子支
亚能级,同一主能级对
运动角动
形状
壳层),同一电子
应l取值分为n个亚能级j
量大小
层对应于l的n个取
越大,亚能级越高
值分为n个亚层
m
轨道角动
量在外磁
场方向分
量的大小
原子轨道 在空间的 伸展方向
电子亚层含有不同 伸展方向的轨道数
亚能级的分裂,当有外 磁场存在时,同一亚能 级对应于m的取值分裂为 2l+1个间隔更小的能级
一、电磁辐射基础
(3)光谱的分类 吸收、发射、散射(拉曼散射谱)。
吸收与发射光谱按发生作用的物质微粒不同,可分为原子光谱 与分子光谱。
由于物质微粒能级跃迁的类型不同→能级差不同→吸收与发射 光谱波长范围不同→红外、紫外、可见光、X射线谱
按强度对波长的分布分为:
故除单晶衍射外,尽量扣除连续谱,以减轻对分析的干扰。
(1)基本组成 1)阴极:W丝制成,发射热电子。 2)阳极:亦称靶—使电子突然减速,发射X射线。 常用靶材:Cr、Co、Ni、Cu、Ag、W等
二、X射线的产生及X射线谱
3)窗口—X射线从阳极向外射出区,铍制,高真空,对X 射线吸收小。
4)焦点——阳极靶被电子轰击发射出X射线处。
冷却水 金 属 靶

材料分析方法思考题解答

材料分析方法思考题解答

复 习 的 重 点 及 思 考 题第一章 X 射线的性质X 射线产生的基本原理。

● X 射线的本质―――电磁波 、 高能粒子 、 物质● X 射线谱――管电压、电流对谱的影响、短波限的意义等● 高能电子与物质相互作用可产生哪两种X 射线?产生的机理?连续X 射线:当高速运动的电子(带电粒子)与原子核内电场作用而减速时会产生电磁辐射,这种辐射所产生的X 射线波长是连续的,故称之为~特征(标识)X 射线:由原子内层电子跃迁所产生的X 射线叫做特征X 射线。

X 射线与物质的相互作用● 两类散射的性质● 吸收与吸收系数意义及基本计算● 二次特征辐射(X 射线荧光)、饿歇效应产生的机理与条件二次特征辐射(X 射线荧光):由X 射线所激发出的二次特征X 射线叫X 射线荧光。

俄歇电子:俄歇电子的产生过程是当原子内层的一个电子被电离后,处于激发态的电子将产生跃迁,多余的能量以无辐射的形式传给另一层的电子,并将它激发出来。

这种效应称为俄歇效应。

● 选靶的意义与作用第二章 X 射线的方向晶体几何学基础● 晶体的定义、空间点阵的构建、七大晶系尤其是立方晶系的点阵几种类型 在自然界中,其结构有一定的规律性的物质通常称之为晶体● 晶向指数、晶面指数(密勒指数)定义、表示方法,在空间点阵中的互对应 ● 晶带、晶带轴、晶带定律,立方晶系的晶面间距表达式● 倒易点阵定义、倒易矢量的性质● 厄瓦尔德作图法及其表述,它与布拉格方程的等同性证明(a) 以λ1= 为半径作一球; (b) 将球心置于衍射晶面与入射线的交点。

(c) 初基入射矢量由球心指向倒易阵点的原点。

(d) 落在球面上的倒易点即是可能产生反射的晶面。

(e) 由球心到该倒易点的矢量即为衍射矢量。

布拉格方程● 布拉格方程的导出、各项参数的意义,作为产生衍射的必要条件的含义。

布拉格方程只是确定了衍射的方向,在复杂点阵晶脆中不同位置原子的相同方向衍射线,因彼此间有确定的位相关系而相互干涉,使得某些晶面的布拉格反射消失即出现结构消光,因此产生衍射的充要条件是满足布拉格方程的同时结构因子不为零● 干涉指数引入的意义,与晶面指数(密勒指数)的关系干涉指数 HKL 与 Miller 指数 hkl 之间的关系有 :H= nh , K = nk , L = nl 不同点:(1)密勒指数是实际晶面的指数,而干涉晶面指数不一定;(2)干涉指数HKL 与晶面指数( Miller 指数) hkl 之间的明显差别是:干涉指数中有公约数,而晶面指数只能是互质的整数。

材料测试技术试卷答案

材料测试技术试卷答案

为获得X射线必须具备以下三个条件:1、产生自由电子;2、使电子做定向高速运动;3、在其运动的路径上设置一个障碍物,使电子突然减速;X射线的性质:X射线肉眼看不见,但它却能使铂氰化钡等物质发出可见的荧光,使照相底片感光,使气体电离,X射线沿直线传播,经过电场或磁场时不发生偏转,它具有很强的穿透能力,通过物质时可以被吸收使其强度衰减,还能杀伤生物细胞。

由X射线管发出的X射线可以分为两种类型:1是具有连续波长的X射线,构成连续X射线谱;2在连续谱的基础上叠加若干条具有一定波长的谱线,构成特征X射线谱;特征(标识)X射线谱的特点:具有特定的波长、当管电压超过某一特定值Vk 时才能产生、叠加在连续谱X-ray谱上的。

特征(标识)X射线谱产生机理:a原子系统内的电子按泡利不相容原理和能量最低原理分布于各个能级,各能级是不连续的,K层最靠近原子核,能量最低。

b管电压增加到一定数值,电子脱离原轨道,体系处于不稳定激发态。

c电子从高能级向低能级跃迁,将以光子的形式辐射出X-ray射线谱。

特征谱的命名方法:a某电子层电子被激发的谱线,称为某系激发。

b伴随到空穴所在电子层跃迁的x谱线称为该目的地电子层系谱线。

c来的外层跃迁其出发地位于目的地下一层的称为α,FF一个电子层称为β,FFF一个电子层称为r.临界电压:能使高速运动的电子动能将阳极物质原子的K层电子给激发出来的电压,临界值。

激发电压:电子具备足够能量把靶中原子某一能级上的电子打掉产生特征X-ray 所必须达到的最低电压。

激发限:从激发光电效应的角度讲,称λk为激发层,λk为把k层电子击出最λ射光最大波长。

吸收限:一个特征x射线谱系的临界激发波长二次荧光:高能级电子回跳,多余能量以x射线形式发出一束X射线通过物质时,它的能量可分为三部分:其中一部分被散射,一部分被吸收,一部分透过物质继续沿原来的方向传播。

光电效应:X射线与物质作用,具有足够能量的X射线光子能激发掉原子K层的电子,外层电子跃迁填补,多余能量辐射出来,此时这里被X射线光子激发出来的电子,称为光电子,所辐射的X射线称为荧光X射线,这个过程称为光电效应俄歇效应:如果原子在入射的X射线光子的作用下失掉一个K层电子,它所处状态为K激发态,当一个L2衍射:晶体对入射X射线束在确定方向的选择散射。

1、材料分析方法核心知识点

1、材料分析方法核心知识点

1、X射线产生必须具备的三个基本条件:(Ⅰ) 产生自由电子(Ⅱ) 使电子作定向高速运动(Ⅲ) 有障碍物使其突然减速。

2、X射线的性质,①是电磁波,具有波粒二象性。

ε=h·ν=h(c/λ) , P=h/λ;能被物质吸收,会产生干涉、衍射和光电效应等现象;与可见光比较,差别主要在波长和频率。

②具有很强的穿透能力,通过物质时可被吸收使其强度减弱,能杀伤生物细胞。

③沿直线传播,光学透镜、电场、磁场不能使其发生偏转.3、相干散射:当X 射线与原子中束缚较紧的内层电子相撞时,电子振动时向四周发射电磁波的散射过程。

4、非相干散射:当X 射线光子与束缚不大的外层电子或价电子或金属晶体中的自由电子相撞时的散射过程。

5、光电子:光电效应中由光子激发所产生的电子(或入射光量子与物质原子中电子相互碰撞时被激发的电子)。

6、荧光X 射线:由X 射线激发所产生的特征X 射线。

7、俄歇电子:原子外层电子跃迁填补内层空位后释放能量并产生新的空位,这些能量被包括空位层在内的临近原子或较外层电子吸收,受激发逸出原子的电子叫做俄歇电子。

8、荧光辐射;一个具有足够能量的χ射线光子从原子内部打出一个K电子,当外层电子来填充K空位时,将向外辐射K系χ射线,这种由χ射线光子激发原子所发生的辐射过程,9、吸收限;指χ射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量,如入射光子的能量必须等于或大于将K电子从无穷远移至K层时所作的功W,称此时的光子波长λ称为K系的吸收限。

10倒易点阵:是晶体点阵按照一定的对应关系建立的空间点阵,此对应关系可称为倒易变换。

11、背二次离子:固体表面原子以离子态发射叫做二次离子。

12、散射电子:入射电子与固体作用后又离开固体的电子13、连续X射线谱:定义:具有连续变化波长的X射线连续X射线谱的特征: 1;有短波极限λ0,2;随着管电压的增加,短波极限λ0向短波方向移动,3;随着管电压的增加,x的射线强度增加,4;x射线管发射连续x射线的频率比较低。

材料分析测试方法名词解释

材料分析测试方法名词解释

名词解释1、连续X 射线谱:由波长连续变化的X 射线构成,也称白色X 射线或多色X 射线。

2、短波限:连续X 射线谱在短波方向的最短波长,即光子一次碰撞就耗尽能量所产生的X 光子的波长,称为短波限λ0。

3、吸收限:指X 射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量,如入射光子的能量必须大于或等于将K 电子从无穷远移至K 层时所做的功W ,称此时的光子波长λ为K 系的吸收限。

4、X 射线强度:垂直X 射线传播方向的单位面积上在单位时间内所通过的光子数目的能量总和。

5、特征X 射线谱:由一定波长的若干X 射线叠加在连续谱上构成,也称单色X 射线和标识X 射线。

6、特征X 射线:原子内层电子受到激发后,在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和波长的一种电磁波。

7、光电效应:光与物质相互作用产生电子的现象。

X 射线与物质的相互作用可以看成是X 光子与物质中原子的相互碰撞。

当X 光子具有足够能量时,可以将原子内层电子击出,该电子称为光电子。

原子处于激发态,外层电子向内层空位跃迁,多余能量以辐射方式释放,即二次特征X 射线或荧光X 射线。

这一过程即为X 射线的光电效应。

8、倒易点阵:在晶体点阵(正点阵)基础上按一定对应关系构建的一个空间点阵。

方向—倒易基矢垂直于正点阵中异名基矢构成的平面长度—倒易基矢与正点阵矢量间是倒数关系9、倒易矢量:由倒易原点指向任意倒易阵点的方向矢量。

-++→+e M h M υ10、布拉格方程:d-衍射晶面间距;θ-掠射角;λ-入射线波长;n-反射级数11、反射球:以波矢量大小的倒数(1/λ)为半径,作一个球面,从球心向球面与倒易点阵的交点的射线为波的衍射线,这个球面称为反射球,也称厄瓦尔德球。

12、倒易球:多晶体由很多小晶粒(亚晶粒)构成,这些晶粒在空间的取向各不相同。

这些取向不同的晶粒中同名的(HKL )晶面对应的倒易矢量的长度都为1/dHKL ,对应的倒易点在空间构成一个半径为1/dHKL 的球,即倒易球。

连续x射线谱的特点

连续x射线谱的特点

连续x射线谱的特点
《连续X射线谱的特点》
连续X射线谱是一种广泛应用于材料科学、物理学和化学领域的技术。

它可以用来研究物质的组成、结构以及各种物理和化学性质。

连续X射线谱具有如下几个特点:
1. 宽带谱:连续X射线谱通常呈现出一个连续的能量分布,而不是离散的能级。

这是由于在X射线管中,电子从阳极向阴极加速过程中,不同速度的电子产生了连续的能量分布。

因此,连续X射线谱的能量范围从低能量到高能量的区域内都包含有X射线。

2. 热辐射:连续X射线谱是由高温金属表面发射的热辐射所产生的。

在X射线管中,阳极常常由具有高熔点的金属如钨或钼制成,这些金属在高温下可以产生大量的热辐射。

因此,连续X射线谱的特点之一是其强度与管电压的增加而增加。

3. 特征性质:连续X射线谱中的能量导致了一些特征性质。

其中一个显著的特点是连续X射线谱的最高能量通常比较低,大约在100 keV以下。

这是由于高能电子在穿过金属表面时会损失能量,因此只有能量较低的X射线才能够逸出金属表面。

4. 谱线密度:连续X射线谱的谱线密度通常较高。

谱线密度是指在单位能量范围内所包含的谱线数量。

由于连续X射线谱是由多个能量的X射线组成的,因此在整个能量范围内谱线密度非常大。

5. 连续性:连续X射线谱是连续的,因为在X射线管中电流是连续变化的。

这意味着连续X 射线谱具有很高的分辨率,可以检测和区分非常接近的能量。

综上所述,连续X射线谱具有宽带谱、热辐射特性、特征性质、谱线密度高以及连续性等特点。

这使得连续X射线谱在科学研究和应用中具有广泛的用途,成为材料表征和分析的重要工具。

质料分析方法总结

质料分析方法总结

X射线:波长很短的电磁波特征X射线:是具有特定波长的X射线,也称单色X射线。

连续X射线:是具有连续变化波长的X射线,也称多色X射线。

荧光X射线:当入射的X射线光量子的能量足够大时,可以将原子内层电子击出,被打掉了内层的受激原子将发生外层电子向内层跃迁的过程,同时辐射出波长严格一定的特征X射线二次特征辐射:利用X射线激发作用而产生的新的特征谱线Ka辐射:电子由L层向K层跃迁辐射出的K系特征谱线相干辐射:X射线通过物质时在入射电场的作用下,物质原子中的电子将被迫围绕其平衡位置振动,同时向四周辐射出与入射X射线波长相同的散射X射线,称之为经典散射。

由于散射波与入射波的频率或波长相同,位相差恒定,在同一方向上各散射波符合相干条件,称为相干散射非相干辐射:散射位相与入射波位相之间不存在固定关系,故这种散射是不相干的俄歇电子:原子中一个K层电子被激发出以后,L层的一个电子跃迁入K层填补空白,剩下的能量不是以辐射原子散射因子:为评价原子散射本领引入系数f (f≤E),称系数f为原子散射因子。

他是考虑了各个电子散射波的位相差之后原子中所有电子散射波合成的结果结构因子:定量表征原子排布以及原子种类对衍射强度影响规律的参数,即晶体结构对衍射强度的影响多重性因素:同一晶面族{ hkl}中的等同晶面数系统消光:原子在晶体中位置不同或种类不同引起某些方向上衍射线消失的现象吸收限1 x射线的定义性质连续X射线和特征X射线的产生X射线是一种波长很短的电磁波X射线能使气体电离,使照相底片感光,能穿过不透明的物体,还能使荧光物质发出荧光。

呈直线传播,在电场和磁场中不发生偏转;当穿过物体时仅部分被散射。

对动物有机体能产生巨大的生理上的影响,能杀伤生物细胞。

连续X射线根据经典物理学的理论,一个带负电荷的电子作加速运动时,电子周围的电磁场将发生急剧变化,此时必然要产生一个电磁波,或至少一个电磁脉冲。

由于极大数量的电子射到阳极上的时间和条件不可能相同,因而得到的电磁波将具有连续的各种波长,形成连续X射线谱。

材料分析

材料分析

1. X 射线的本质 是一种电磁波,与无线电波、可见光、紫外线、γ完全相同,仅是波长短而已。

具有波粒二象性:波动性:以一定频率、波长在空间传播;粒子性:以光子形式辐射和吸收时具有一定的能量和动量,它们之间的关系为x-ray 的性质:不可见,极强的穿透能力。

沿直线传播。

使底片感光、荧光板发光、气体电离。

杀死(伤)生物细胞(1)产生原理:高速运动的电子与物体碰撞时,发生能量转换,电子的运动受阻失去动能,其中一小部分(1%左右)能量转变为X 射线,而绝大部分(99%左右)能量转变成热能使物体温度升高。

(2)产生条件① 产生自由电子;② 使电子作定向的高速运动; ③ 在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突然减速或停止1. 连续X 射线谱。

定义:具有连续波长的X 射线,构成连续X 射线 谱,它和可见光相似,亦称多色X 射线。

产生机理:能量为eV 的电子与阳极靶的原子碰撞时,电子失去自己的能量,其中部分以光子的形式辐射,碰撞一次产生一个能量为hv 的光子,这样的光子流即为X 射线。

单位时间内到达阳极靶面的电子数目是极大量的,绝大多数电子要经历多次碰撞,产生能量各不相同的辐射,因此出现连续X 射线谱。

1连续X 射线谱中每条曲线下的面积表示连续X 射线的总强度。

也是阳极靶发射出的X 射线的总能量 2连续X 射线谱的总强度:3当增加X 射线管压时,各种波长射线的相对强度一致增高,最大强度X 射线的波长λmax 和短波限λ0变小;4当管压保持恒定、增加管流时,各种波长X 射线的相对强度一致增高,但λmax 和λ0数值大小不变5当改变阳极靶元素时,各种波长的相对强度随靶元素的原子序数增加而增加。

特征X 射线谱。

定义:具有特定波长的X 射线,由于波长反映了靶材特征,所以称为特征X 射线,也称单色X 射线。

特征X 射线产生过程:在电子轰击阳极的过程中,当某个具有足够能量的电子将阳极靶原子的内层电子击出时,于是在低能级上出现空位,系统能量升高,处于不稳定激发态。

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1、连续X射线谱:具有连续波长的X射线,也称多色X射线。

2、标识(特征)X射线谱:在连续谱的基础上叠加若干条具有一定波长的谱线。

也称单色X射线。

3、短波限:电子与靶相撞,其能力(EV)全部转变为辐射光子能量,此时光子能量最大,波长最短,因此连续谱有一个下线波长&0,即为短限波
4、同步辐射X射线源:当电子被加速到足够能量时,它便像圆周的切线方向辐射X射线波段范围的电磁波,把这种辐射称为同步辐射X射线源。

(特点1)通量大,亮度高;(2)频谱宽,连续可调;(3)光束准直性好;(4)有特定的时间结构;(5)偏振性好,在电子轨道平面上基本是100&的线偏振。

5、X射线强度:垂直X射线传播方向的单位面积上在单位时间内通过的光子数目能量总和,常用单位是
J/cm2.s。

6、激发电压:开始产生标识谱线的临界电压。

7、K系激发:当K层电子被激活时,原子的系统能量便由基态升高到K激发态,把这个过程称K系激发。

8、K系辐射:产生K系激发后,K层的空位被高能级电子填充,这时产生的辐射称为K系辐射。

9、相干散射:物质中电子在X射线电场的作用,产生强迫振动,每个受迫振动电子便成为新电磁波源向空间的各个方向辐射同频率的电磁波,这些新的散射波之间可以发生干涉作用,把这种散射现象称为相干散射。

(它不损失X射线的能量,而只是改变了它的传播方向,但对X射线方向来说确是起到了强度衰减的作用。


10、非相干散射:当X射线光子与束缚力不大的外层电子或自由电子碰撞时,电子获得一部分动能称为反冲电子,光子也离开原来方向,碰撞后的光子能量减少,波长增加,这样的散射现象称为非相干散射。

11、X射线的吸收:物质对X射线的吸收指的是X射线能量在通过物质时转变为其他形式的能量。

12、光电效应:以光子激发原子所发生的激发和辐射过程称为光电效应,被击出的电子称为光电子。

辐射出的次级标识X射线称为荧光X射线(或称第二标识X射线)。

13、荧光辐射:光子激发原子所发生的激发和辐射过程中发出荧光X射线,称为荧光辐射。

14、俄歇效应:原子在入射的X射线光子或电子的作用下失掉一个K层电子变成K激发态。

若该过程中所释放的能量用来产生二次电离,使另一个核外电子脱离原子变为二次电子的现象。

(产生的二次电子的能量具有固定值,这种具有特征的能量电子称为俄歇效应。


15、穿透系数:X射线通过物体衰减后的强度与入射强度的比值称为穿透系数,既Ih/Ic=e-uH。

16、线衰减系数:单位体积物质对X射线强度的衰减程度,它与物质的密度成正比(u=ump)。

17、质量衰减系数:表示单位重量物质对X射线强度衰减程度。

当物质状态发生改变时,它保持不变。

(um)
18、吸收限:物质对电磁辐射的吸收随辐射波长的减小而减小,当波长减小至某一限度时质量衰减系数骤增,此时的波长称为吸收限。

(吸收限为X射线性状的特殊标识,并与原子的能级的精细结构一一对应。

)19、点阵:从晶体结构抽象出来的,描述结构基元空间分布周期性的几何点,总体称为晶体的空间点阵。

空间点阵是从晶体结构中抽象出来的几何图形,它反映了晶体结构中最基本的几何特征,不能脱离晶体的结构而单独存在。

(空间点阵+结构基元=晶体结构。


20、阵点:空间点阵中的几何点。

21阵胞:在空间点阵中按照一定得方式选取一个平行六面体,作为空间点阵的基本单元称为阵胞,它是空间点阵几何形象的代表。

22简单阵胞:只在顶点上有阵点的阵胞
23点阵参数:用来描述阵胞的形状和大小的,相交于某一个点的三个棱边上的点阵周期a,b,c以及他们之间的夹角αβγ。

形式,它的许多性质与晶体点阵存在倒易关系。

那条直线称为晶带轴,晶带轴的晶向指数即为该近代的指数。

这个关系叫做晶带定律。

面,它们所遵循的条件是Hu+Kv+Lw=N ,称上式为广义晶带定律
强,发生反射,X 射线的这种反射称为选择反射。

32.干涉面:把(hkl )晶面n 级反射成为与(hkl )晶面平行,面间距为HKL d =hkl d n 1的晶面的一级反射。

面间距为HKL d 的晶面并不一定是晶体中的原子面,而是为了简化布拉格方程所引入的反射面,这样的反射面称为干涉面。

33.干涉指数:干涉面的面指数称为干涉指数。

干涉指数互为质数时,它就代表一组真实的晶面。

34.晶面指数和晶向指数:在晶体学中阵点平面和阵点直线的空间取向分别用晶面指数和晶向指数来表示。

35.布拉格定律:当满足衍射条件时,衍射矢量的方向就是衍射晶面的法线方向,衍射矢量的长度与反射晶面族面间距的倒数成比例而λ相当于比例系数。

36..反射球:在厄瓦尔德图解中,以矢量0s /λ的起端为中心,从1/λ为半径所画的一个球。

37.原子散射因子:f ,表征一个原子散射和一个电子散射之间的对应关系,(即一个原子的相干散射强度为e a I f I 2 ,f 称为原子散射因子)f=e a
A A 射波振幅一个电子散射的相干散射波振幅一个原子散射的相干散
38.原子的反常散射:当入射波长接近某一吸收限,如k 时,原子散射因子f 的值就会出现明显的波动,这种现象称为原子的反常散射。

39.结构因子:用来表征单胞的相干散射与单电子散射之间的对应关系的参量:
e b
A A 射振幅一个电子散射的相干散射的相干散射振幅一个单胞内所有原子散HKL F
它是倒空间的衍射强度分布函数。

40.系统消光:由于结构因子0F HKL 而使衍射线消失的现象成为系统消光(包括点阵消光和结构消光)
结构在b 轴方向有滑移面n 存在,则hol 类衍射中,h+l=奇数的衍射将系统消失,这类消光称为结构消光。

随各晶粒也呈任意分布。

故其倒易矢量的方向在倒易空间中也是任意分布的,因其数目为无限,则这些晶面对于的倒易点就均匀地分布在以1/d HKL 为半径的球面上,此球称为倒易球。

45.洛伦茨因子: 在角因子职工由具体的衍射几何引力的一个与角度有关的式子。

46.角因子:洛伦茨因子和偏振因子之积称为角因子。

47温度因子:为了校正原子热振动对衍射强度的影响而在积分强度公式中乘上一个与温度有关的因子e -2m 48吸收因子:为了校正试样吸收对衍射线强度的影响而在积分强度公式中乘上一个因子A ( θ )它表示试样吸收对衍射强度影响的百分数。

消光效应:由于晶面多次反射和入射线与反射线的相干作用对入射线强度的衰减称为消光效应。

50初级消光:x 射线与物质相互作用产生的二次反射波的方向与入射波方向相同,但它们之间存在着半波相
位差,因此,二次反射波消减入射波的振幅,使入射波的强度衰减,这种消光效应称为初级消光,(入射线通过的晶面越多,初级消光越显著,并且初级消光只能在镶嵌块内产生.
51.次级消光;各镶嵌块之间均有很小的取向角差,在这许多镶嵌块中总会有一些取向相同的,单这些同向的镶嵌块处于反射位置时,则入射线强度每通过一个处于反射位置的镶嵌块就会有一部分能量被反射,从而使入射线强度衰减,这种消光效应称为次级消光.
52.理想不完整晶体;既不存在初级消光也不存在次级消光的晶体称为理想不完整晶体.
53.运动学理论;在理想不完整晶体的基础上发展起来的衍射强度理论称为运动学理论.
54.动力学理论;在理想完整晶体的基础上发展起来的衍射强度理论称为动力学理论.
55.劳厄法;用连续x射线投射到不动的单晶体试样上产生衍射的一种试验方法.
56.衍射圆锥;在厄瓦尔德图解中,反射球与倒易球相交,其交线为一系列垂直于x射线的圆.从反射球中心向这些圆周连线组成数个从x射线为公共轴的共顶圆锥.圆锥的母线就是衍射线的方向,锥顶角等于4!!!,这样的圆锥称为衍射圆锥.
57.前反射区;衍射角2 小于90°的衍射范围称为前反射区.
58.背反射区;衍射角2 大于90°的衍射范围称背反射区/
59.指数化;衍射花样的指数化就是确定每个衍射圆环所对应的干涉指数HKL,这是测定晶体结构的重要程序之一.
60.衍射仪的基本组成;x射线发生器,衍射测角仪,辐射探测器,测量电路以及控制操作和运行软件的电子计算系统
61.测角仪平面:X射线管焦点F和接受光阑G位于同一圆周上,把这个圆周测角仪圆,该圆所在的平面称为测角仪平面
62.PDF卡片:以D——I数据组代替衍射花样而制备的衍射数据卡片
63.织构圆锥:如果通过某个与织构成一定角度的(HKL)反射面来描述丝织构时,则该反射面的倒易矢量R与织构轴承固定的取向关系,其夹角为P,由于丝织构具有轴对称特性,因此就形成了以2P为锥定焦,R 为母线和以织构轴为中心轴的对顶织构圆锥。

衍射指数或干涉指数。

从而形成歪晶。

但是,无论晶体形态上如何变化,同种晶体间,对应晶面夹角恒等。

这就是面角守恒定律。

X射线强度的衰减程度,当物质的状态发生改变时,它保持不变。

69X射线标识谱:在连续谱的基础上增加若干条具有一定波长的谱线,也称单色X射线。

70X射线连续谱:具有连续性波长的X射线,也称多色X射线。

71标准投影:在做晶体的极射赤面投影时,我们选择某个对称性明显的低指数晶面,将晶体中各个晶面的极点都投影到所选择的投影面上去。

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