第四章X射线和单晶衍射-PPT课件
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X射线及其衍射PPT课件
n=3(M)
n=2(L)
Kα1 Kα2 Kβ1
n=1(K)
Cu 靶X-ray
波长
相应跃迁
λ = (Cu Kα1)=154.056pm 2P3/2
2S1/2 (8.05Kev)
λ = (Cu Kα2)=154.439pm 2P1/2
2S1/2 (8.03Kev)
λ = (Cu Kβ)=139.222pm
§2-1 引言 1、 X-射线的发现
1895年，德国物理学家伦琴 （Röntgen 1845-1923）在研究阴 极射线时，发现了一种新的射线 ——X-ray, 初时因为对它的本质 还不认识,故名X射线.
X射线及其衍射
X射线及其衍射
X射线及其衍射
2. X-ray 的应用 晶体的周期性结构使晶体能对
(c) 通过“对阴极”的金属靶对高速电子实行拦截。
X射线及其衍射
X光机的简单电路图
X射线及其衍射
封闭式X光管的结构图
X射线及其衍射
X-ray 管阴极放出的热电子在高压电场（不同金属 的阳极靶都有其临界电压，超过此电压可产生特征 X-ray，如Cu靶的临界电压为8.981kV，但随着管电 压的加高，特征X-ray 的强度大幅度增强，所以， Cu 的工作电压为 30~40kV）作用下撞到X-ray源的 阳极靶上，大部分动能转化为热（需冷却水），小 部分却会产生连续X-ray。
光程差：Δ=PA-OB= a(cosα-cosα0 )=hλ h=0, ±1, ±2, ….
X射线及其衍射
直线点阵的衍射方向 X射线及其衍射
直线点阵上衍射圆锥的形成
当α0 = 90° 时，Δ=acosα =hλ, h = ± n 的两套圆锥面对称，可得一组双曲线
高中物理竞赛-原子物理：X光衍射-晶体对X射线的衍射方向(共38张PPT) 课件
dl 1 2 sin q
sinq的最大值为1，可知最小测定d尺寸为l/2， 理论上最大可测尺寸为无穷大，实际上为几个
1 2 sin q dl
q
O 2q
入射线和衍射线之间的夹角为2q ，为实际工作中所 测的角度，习惯上称2q角为衍射角，称q为Bragg角。
关于Bragg方程的讨论
(1) X射线衍射与可见光反射的差异
S0/l
S/l
导出Bragg方程
S/l
q
s
q
S0 /l
| s | 2sin q 1 ld
即l = 2dsinq
导出Laue方程
s
S
S0
l
hb1
kb2
lb3
a1
•
S
S0
l
a1
•
(hb1
kb2
lb3
)
h
a1 • (S S0 ) hl
同理
a2 • (S S0 ) kl a3 • (S S0 ) ll
有些情况下晶体虽然满足布拉格方程，但不一定 出现衍射线，即所谓系统消光
3.1.2 Polyanyi方程
S
S0
a
S0
S
X
光程差
a sin nl
a
X
tg X
D
a l sin
3.1.3 Laue方程
一维点阵的单位矢量为a（即周期为|a|），入射X 光单位矢量为S0，散射单位矢量为S
S
a
C D
(a)可见光在任意入射角方向 均能产生反射，而X射线则 只能在有限的布拉格角方向 1 才产生反射。
(b)虽然Bragg借用了反射几 2 何，但衍射并非反射，而是 一定厚度内许多间距相同晶 面共同作用的结果。
sinq的最大值为1，可知最小测定d尺寸为l/2， 理论上最大可测尺寸为无穷大，实际上为几个
1 2 sin q dl
q
O 2q
入射线和衍射线之间的夹角为2q ，为实际工作中所 测的角度，习惯上称2q角为衍射角，称q为Bragg角。
关于Bragg方程的讨论
(1) X射线衍射与可见光反射的差异
S0/l
S/l
导出Bragg方程
S/l
q
s
q
S0 /l
| s | 2sin q 1 ld
即l = 2dsinq
导出Laue方程
s
S
S0
l
hb1
kb2
lb3
a1
•
S
S0
l
a1
•
(hb1
kb2
lb3
)
h
a1 • (S S0 ) hl
同理
a2 • (S S0 ) kl a3 • (S S0 ) ll
有些情况下晶体虽然满足布拉格方程，但不一定 出现衍射线，即所谓系统消光
3.1.2 Polyanyi方程
S
S0
a
S0
S
X
光程差
a sin nl
a
X
tg X
D
a l sin
3.1.3 Laue方程
一维点阵的单位矢量为a（即周期为|a|），入射X 光单位矢量为S0，散射单位矢量为S
S
a
C D
(a)可见光在任意入射角方向 均能产生反射，而X射线则 只能在有限的布拉格角方向 1 才产生反射。
(b)虽然Bragg借用了反射几 2 何，但衍射并非反射，而是 一定厚度内许多间距相同晶 面共同作用的结果。
《X射线衍射分析》课件
总结
X射线衍射实验的优缺点
概述X射线衍射实验的优点和局 限，以及可能的改进措施。
X射线衍射分析的发展趋势
讨论X射线衍射分析的未来趋势， 来自新技术和应用领域。对学习与研究的启示
总结X射线衍射分析对学习与研 究的重要性和价值，以及可能的 研究方向。
掌握X射线衍射实验的基本实现步骤，从样品 制备到衍射图谱的获取。
X射线衍射实验
X射线源
不同类型的X射线源及其在实验 中的应用。
单晶衍射实验
解释单晶衍射实验原理和步骤， 以及单晶衍射实验在材料研究 中的应用。
多晶衍射实验
介绍多晶衍射实验的原理和操 作，以及多晶材料的结构分析。
X射线衍射数据处理
衍射图解析
《X射线衍射分析》PPT 课件
X射线衍射分析课件是关于X射线衍射的详细介绍。包括X射线衍射概念、实验 原理和操作演示，以及数据处理和应用举例。让我们一起探索X射线衍射的奥 秘！
X射线衍射概念
1 X射线衍射实验原理
2 X射线衍射实现步骤
了解X射线衍射实验的基本原理，如光的波动 性和晶体结构的相互作用。
如何解析X射线衍射图，以确定晶体结构和晶格常数。
峰面指数的确定
讲解确定峰面指数的方法，以及它在晶体学中的重要性。
晶格常数的计算
介绍计算晶格常数的公式和步骤，为材料研究提供准确的结构信息。
实验操作演示
1
单晶衍射实验
展示单晶衍射实验的操作步骤，包括样
多晶衍射实验
2
品装载、X射线照射和衍射图的获取。
演示多晶衍射实验的操作流程，详细说
明多晶样品的制备和衍射数据的处理。
3
粉末衍射实验
进行粉末衍射实验的操作演示，包括样 品制备、测量和数据分析。
晶体X射线衍射学基础 ppt课件
其次，是各种加工条件的影响 （主要包括生产过程中各个环节、 组织、加工条件之间的关系。
ppt课件
7
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。
ppt课件
8
材料的组织结构与性能
组织结构与性能的关系：材料的性能 （包括力学性能与物理性能）是由其内 部的微观组织结构所决定的。
④是近代先进的实验技术。
ppt课件
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31
§1.2 X射线的产生和设备
一、X射线的产生条件 二、X射线管 三、X射线仪 四、X射线探测与防护
返回本章开头
ppt课件
下一节
32
一、X射线的产生条件
实验证明，高速运动着的电子突然被阻止时，
伴随着电子动能的消失或转化，会产生X射线。
因此，要获得X射线，必须满足以下条件 （见P2）
金相、电镜、磁性测量、力学性能测试、 莫谱、X光、热分析（DTA）等等。
“金属X射线学”——
即利用X-ray在晶体中的衍射效 应研究金属的合金结构的科学。
ppt课件
12
X射线实验技术的发展概况
1895年，德国物理学家伦琴（W.K.Rontgen)， 作阴极射线实验时，发现了一种不可见的射线， 由于当时不知它的性能和本质，故称X射线， 也称伦琴射线。
ppt课件
14
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：
① 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。
② 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。
ppt课件
7
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。
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8
材料的组织结构与性能
组织结构与性能的关系：材料的性能 （包括力学性能与物理性能）是由其内 部的微观组织结构所决定的。
④是近代先进的实验技术。
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§1.2 X射线的产生和设备
一、X射线的产生条件 二、X射线管 三、X射线仪 四、X射线探测与防护
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32
一、X射线的产生条件
实验证明，高速运动着的电子突然被阻止时，
伴随着电子动能的消失或转化，会产生X射线。
因此，要获得X射线，必须满足以下条件 （见P2）
金相、电镜、磁性测量、力学性能测试、 莫谱、X光、热分析（DTA）等等。
“金属X射线学”——
即利用X-ray在晶体中的衍射效 应研究金属的合金结构的科学。
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12
X射线实验技术的发展概况
1895年，德国物理学家伦琴（W.K.Rontgen)， 作阴极射线实验时，发现了一种不可见的射线， 由于当时不知它的性能和本质，故称X射线， 也称伦琴射线。
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14
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：
① 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。
② 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。
X射线衍射PPT课件
第11页/共72页
布拉格定律的推证
• x射线有强的穿透能力，在x射线作用下晶体的散射线来自若干层 原子面，除同一层原子面的散射线互相干涉外，各原子面的散射 线之间还要互相干涉。这里只讨论两相邻原子面的散射波的干涉。 过D点分别向入射线和反射线作垂线，则AD之前和CD之后两束射 线的光程相同，它们的程差为＝AB+8C＝2dsin。当光程差等于波 长的整数倍时，相邻原子面散射波干涉加强，即干涉加强条件为：
点都应落在以O’为球心。以1/λ为半径 的球面上，从球心O’指向倒易点的方向 是相应晶面反射线的方向。以上求衍射
线方向的作图法称爱瓦尔德图解，它是
解释各种衍射花样的有力工具。
• 那些落在球面上的倒易点 才能产生衍射!
第22页/共72页
劳埃法 • 劳埃法是德国物理学家劳埃在
1912年首先提出的，是最早的X射 线分析方法，它用垂直于入射线 的平底片记录衍射线而得到劳埃 斑点。 • 如图所示，图中A为透射相，B为 背射相，目前劳埃法用于单晶体 取向测定及晶体对称性的研究。
衍射矢量方程
S S0
2sin
d HKL
S S0
1
d HKL
•
如 矢
前 量
所 的
述 大
， 小
衍 ，
射 因
矢 此
量 ，
去
掉
左
端
的
绝，对即值平符行号于 S而倒用易S倒矢0 易量矢N。量而替上换式右的端右后端有就
是
倒
易
S
S0
g
H a K b L c
第20页/共72页
厄瓦尔德图解
• 爱瓦尔德 将等腰三角形置于圆中便构成 了非常简单的衍射方程图解法
X射线衍射图谱分析——介绍 ppt课件
六、X射线衍射仪组成：
带有稳压稳流装置的X射线发生器 精密的测角仪系统
控制及数据处理系统
PPT课件
4
PPT课件
5
（利用单色器得到特征X射线）
PPT课件
6
七、数据分析方法
X射线物相分析 晶胞参数的确定 晶粒尺寸的计算 结晶度的测量 晶粒取向测定 ……
PPT课件
7
X射线物相分析
① 粉末衍射图谱的获得 ② d 值的测量： 2θ →d 2dsinθ=nλ ③ 相对强度的测量
各衍射线的峰高比——最强线为100 ④ 查阅索引 ⑤ 核对卡片
PPT课件
9
1、晶体不同晶面“反射”衍射强度不同,测得的衍射线强度是一组晶 面（hkl）反射的X射线总量，即积分强度。
2、入射X射线不是严格平行而是有一定散度的光束，晶体也非严整的 格子，一组晶面反射的X射线是在θ附近一个小的角度范围内
13
PPT课件
14
二、晶胞参数测定方法
• 间接方法；直接测量某一衍射线的θ 角，然后通 过晶面间距公式、布拉格公式计算出晶格常数。
• 以立方晶体为例，其晶面间距公式为：
•
a d H 2 K 2 L2
• 根据布拉格3 方程2dsinθ =λ，则有：
•
H 2 K 2 L2
PPT课件
10
1 横坐标：衍射角2θ 单位 °
2 纵坐标：强度标值 I 单位cps(记数/秒)
3 峰顶标值：网面间距d 单位埃
4 基线：BL
5 衍射强度：去背景后的峰高h 单位cps
可用相对强度 峰值最大为100
6 半高宽：峰高的1/2宽度（表示某些晶体的
结晶度）单位 °
晶体的X射线衍射理论课件
01
X射线衍射实验方法
通过X射线衍射实验，获取晶体的衍射图谱，进一步分析点阵参数。
02
点阵常数的计算
利用衍射图谱中的衍射角、波长等信息，计算晶体的点阵常数。
03
点阵类型的确定
根据点阵常数的计算结果和晶体对称性，确定晶体的点阵类型。
晶体结构解析实例
结构因子的计算
以具体晶体为例，计算 其结构因子，为后续的 晶体结构解析奠定基础。
倒易点阵与正点阵关系 倒易点阵是在倒易空间中描述晶体衍射的点阵，与正点阵 存在倒数关系，即正点阵中晶胞体积越大，倒易点阵中对 应点越密集。
倒易空间中矢量运算 倒易空间中矢量运算遵循与正空间相同的规则，如点乘、 叉乘等，方便进行衍射计算。
衍射几何关系建立
布拉格方程
01
布拉格方程描述了晶体衍射中入射X射线、衍射X射线和晶格平
X射线产生与特性
X射线产生
X射线管中的电子在高压电场下被 加速撞击金属靶而产生的。
X射线特性
波长短、穿透力强、散射能力强等。
晶体与X射线相互作用
衍射现象
X射线通过晶体时，受到晶体内部原子的散射而发生干涉现象，形 成衍射图谱。
布拉格方程
描述衍射现象的基本方程，可用于计算晶格常数、晶面间距等参数。
衍射实验方法
衍射花样形成机制
衍射花样
晶体衍射实验得到的衍射图谱， 反映了晶体内部原子排列的信息。
形成机制
X射线在晶体中产生衍射，形成 一系列不同角度的衍射束，这些 衍射束相互干涉，形成特定的衍
射花样。
衍射花样分析
通过对衍射花样进行指标化、点 阵类型确定和晶胞参数计算等步 骤，可以解析出晶体的结构信息。
03
衍射实验方法与技巧
X射线衍射实验方法
通过X射线衍射实验，获取晶体的衍射图谱，进一步分析点阵参数。
02
点阵常数的计算
利用衍射图谱中的衍射角、波长等信息，计算晶体的点阵常数。
03
点阵类型的确定
根据点阵常数的计算结果和晶体对称性，确定晶体的点阵类型。
晶体结构解析实例
结构因子的计算
以具体晶体为例，计算 其结构因子，为后续的 晶体结构解析奠定基础。
倒易点阵与正点阵关系 倒易点阵是在倒易空间中描述晶体衍射的点阵，与正点阵 存在倒数关系，即正点阵中晶胞体积越大，倒易点阵中对 应点越密集。
倒易空间中矢量运算 倒易空间中矢量运算遵循与正空间相同的规则，如点乘、 叉乘等，方便进行衍射计算。
衍射几何关系建立
布拉格方程
01
布拉格方程描述了晶体衍射中入射X射线、衍射X射线和晶格平
X射线产生与特性
X射线产生
X射线管中的电子在高压电场下被 加速撞击金属靶而产生的。
X射线特性
波长短、穿透力强、散射能力强等。
晶体与X射线相互作用
衍射现象
X射线通过晶体时，受到晶体内部原子的散射而发生干涉现象，形 成衍射图谱。
布拉格方程
描述衍射现象的基本方程，可用于计算晶格常数、晶面间距等参数。
衍射实验方法
衍射花样形成机制
衍射花样
晶体衍射实验得到的衍射图谱， 反映了晶体内部原子排列的信息。
形成机制
X射线在晶体中产生衍射，形成 一系列不同角度的衍射束，这些 衍射束相互干涉，形成特定的衍
射花样。
衍射花样分析
通过对衍射花样进行指标化、点 阵类型确定和晶胞参数计算等步 骤，可以解析出晶体的结构信息。
03
衍射实验方法与技巧
《X射线衍射》课件
2 X射线与晶体相互作用的基本原理
描述X射线与晶体相互作用的方式，包括散射、干涉和衍射。
3 晶体结构参数的测定
讲解使用X射线衍射技术确定晶体结构参数的方法和步骤。
X射线衍射实验
X射线粉末衍射实验
介绍X射线粉末衍射实验的原 理和实验步骤，以及常用的X 射线衍射仪器。
晶体单晶的制备与测量
探讨制备和测量晶体单晶的 技术，以及单晶X射线衍射实 验的意义。
《X射线衍射》PPT课件
X射线衍射PPT课件大纲
简介
什么是X射线衍射
X射线衍射是一种通过射入晶体的X射线的衍射图案来研究晶体结构的方法。
X射线衍射的历史和应用
探索X射线衍射的历史，以及它在材料学、生物学等领域的广泛应用。
X射线衍射的原理
1 X射线衍射是什么
解释X射线衍射的基本概念和原理，以及X射线衍射实验进行 晶体结构分析的方法和应用。
结论和应用
1
结论和应用简介
总结X射线衍射的研究成果和应用领域，突出其在科学研究中的重要性。
2
X射线衍射在材料学中的应用
探讨X射线衍射在材料学研究中的应用，如材料的晶体结构分析和相变研究。
3
X射线衍射在生物学中的应用
介绍X射线衍射在生物学研究中的应用，如蛋白质结构解析和药物研发。
总结
X射线衍射的发展前景
展望X射线衍射技术的未来发展，尤其是在材料 科学和生物医学领域的应用。
X射线衍射的优缺点
评述X射线衍射技术的优点和局限性，以及需要 克服的挑战。
描述X射线与晶体相互作用的方式，包括散射、干涉和衍射。
3 晶体结构参数的测定
讲解使用X射线衍射技术确定晶体结构参数的方法和步骤。
X射线衍射实验
X射线粉末衍射实验
介绍X射线粉末衍射实验的原 理和实验步骤，以及常用的X 射线衍射仪器。
晶体单晶的制备与测量
探讨制备和测量晶体单晶的 技术，以及单晶X射线衍射实 验的意义。
《X射线衍射》PPT课件
X射线衍射PPT课件大纲
简介
什么是X射线衍射
X射线衍射是一种通过射入晶体的X射线的衍射图案来研究晶体结构的方法。
X射线衍射的历史和应用
探索X射线衍射的历史，以及它在材料学、生物学等领域的广泛应用。
X射线衍射的原理
1 X射线衍射是什么
解释X射线衍射的基本概念和原理，以及X射线衍射实验进行 晶体结构分析的方法和应用。
结论和应用
1
结论和应用简介
总结X射线衍射的研究成果和应用领域，突出其在科学研究中的重要性。
2
X射线衍射在材料学中的应用
探讨X射线衍射在材料学研究中的应用，如材料的晶体结构分析和相变研究。
3
X射线衍射在生物学中的应用
介绍X射线衍射在生物学研究中的应用，如蛋白质结构解析和药物研发。
总结
X射线衍射的发展前景
展望X射线衍射技术的未来发展，尤其是在材料 科学和生物医学领域的应用。
X射线衍射的优缺点
评述X射线衍射技术的优点和局限性，以及需要 克服的挑战。
X射线晶体学 第4章 衍射仪及操作 图文
Co 27 1.78892 1.79278 1.7902 1.62075 1.6081 7.71 30
Ni 28 1.65784 1.66169 1.6591 1.50010 1.4880 8.29 30-35
Cu 29 1.54051 1.54433 1.5418 1.39217 1.3804 8.86S2：梭拉光阑由一组互相平行、间隔很 密的重金属（Ta或Mo)薄片组成，用来限制X射线在测 角仪轴向的发散，使X射线束可以近似地看做仅在扫描 圆平面上发散的发散束。
出射线方向s：探测器转动 (2q)
组成部件：
样品台(q)
探测器臂(2q)
光路系统（狭缝，梭拉狭缝）
聚焦圆的作用
测角仪的衍射几何通常按着Bragg-Brentano 聚焦原理设计的。
沿测角仪圆移动的计数器只能逐个地对衍射 线进行测量。
X射线管的焦点F、计数器的接收狭缝G和试 样表面位于同一个聚焦圆上，因此可以使由 F点射出的发散束经试样衍射后的衍射束在
狭缝系统：
狭缝由二个金属条之间的狭缝构成，用于探制光在水平方向 的光路，根据位置的不同，分别称为发散狭缝H（样品台 前）、防散射狭缝M（探测器前）和接收狭缝G（探测器 后）。主要参数为狭缝宽度，在0.05~2mm之间。
梭拉狭缝用于限制垂直方向的发散度，由一组平行的金属板 组成。其长度L和板间距离d决定发散角a的大小。 a = d/L
G点聚焦。
除X射线管焦点F之外，聚焦圆与测角仪圆 只能有一点相交。
按聚焦条件的要求，试样表面应永远保持与 聚焦圆有相同的曲面。
由于聚焦圆曲率半径在测量过程中不断变化， 而试样表面不变，因此只能采用平板试样， 使试样表面始终保持与聚焦圆相切，聚焦圆 圆心永远位于试样表面的法线上。
4.衍射原理与分析
4-3粉末相的指数化
对前反射区，即当2θ＜90°时， 2L＝R·4θ（弧度） （ 6 － l） 式中R——相机半径，即圆筒底片的曲率半径。 如果（6—1）式中的θ用角度表示，则
2 L R 4 2 4R 360 57 .3
（ 6 —2 ） 2L 当相机的直径2R＝57.3mm时， ；
• 如果需要记录所有的衍射圆环就必须采 用圆筒形底片，即用一张长条底片将它 卷成圆筒形状，把试样安放在圆筒底片 的轴心上，调整入射线与圆筒底片中心 轴垂直并通过其中心，如图6—3所示。 这样，所有的衍射圆锥都有可能与底片 相交，它们的交线为衍射圆环的部分弧 段。将底片展开放平即得到如图6—3所 示的衍射花样。
RDF (r)
g(r)
4πr2ρm （ r ） (b) G(r) r （Å）
4πr2ρa
（a）
r （Å）
(c)
r （Å）
（2）非晶态的结构参数
• 非晶态结构的主要特点是在任意原子周 围几个原于间距范围内原子排列存在一 定的短程有序。其中最重要的是最近邻 原子的平均距离、原子的实际间距偏离 平均距离的程度，最近邻原子的品种和 数目，以及最大有序范围。通常引用四 个结构参数来表述非晶态的结构特征。
• • • •
EDFr 4r 2 a rGr
Gr g r 1 4r a
（2.121） （2.122）
3) 原子分布函数
• 将原子分布函数的测算数据绘制成以原 子分布函数值为纵坐标、径向分布半径 为横坐标的关系图，称为原子分布函数 图。图2-37为RDF（r）、G(r)和g(r)的原 子分布函数图。它直观地表示出原子数 密度的径向振荡分布情况。原子分布函 数图中的峰值、峰面积和峰宽分别给出 非晶态的结构参数。
《X射线和单晶衍射》课件
Laue方程描述了X射线在非 周期性物质中的散射现象。
衍射实验与数据处理
1
X射线单晶衍射实验
通过实验测量晶体中的X射线衍射图样。
2
衍射图样的解析
分析衍射图样来确定晶体结构的信息。
3
结构分析软件的使用
使用计算机软件来解析和处理衍射数据。
X射线衍射在材料科学中的应用
1
晶体结构分析
利用X射线衍射来确定材料的晶体结构。
《X射线和单晶衍射》 PPT课件
欢迎来到《X射线和单晶衍射》PPT课件。在本次课程中，我们将探讨X射线的 原理、产生过程以及在材料科学中的应用，同时也介绍了单晶衍射的基础知 识和数据处理方法。
简介
什么是X射线？
X射线是一种电磁辐射，具有极 短的波长和高能量。
X射线的应用领域
X射线在医学、材料科学、安全 检测等领域有广泛的应用。
什么是单晶衍射
单晶衍射是通过射向晶体的X射 线来研究晶体结构的技术。
X射线的产生
X射线管的工作原理
X射线管通过高压电场和阴极产生电子，然后利用阳极产生X射线。
X射线的产生过程
当快速移动的电子撞击靶材时，产生了X射线。
X射线的特性
X射线的波长和频率
X射线的波长非常短，频率非常高， 能够穿透物质并与之相互作用。
2
孪晶分析
通过X射线衍射研究材料中的孪晶现象。
3
磁性材料中的衍射
利用X射线衍射研究磁性材料的结构和性质。
结论
X射线技术在现代材料科学中的广泛应用
X射线技术在材料科学中起着至关重要的作用，帮助我们研究和理解材料的结构和性质。
学பைடு நூலகம்X射线和单晶衍射的必要性
学习X射线和单晶衍射对于从事材料科学研究和相关领域的人士来说是非常重要的。
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内容
X射线的本质和产生
衍射方向 衍射强度 粉晶衍射原理和衍射图的应用 单晶解析软件介绍和操作示范
1、X射线的本质和产生
X射线的本质是电磁辐射，X射线是一种电磁
波，波长比可见光短，介于紫外与γ射线之 间,λ=0.01-100Å。 X射线具有波粒二象性,即波动性和粒子性。 解释它的干涉与衍射时子通常称为光子。
衍射分析技术的发展简史
与X射线及晶体衍射有关的部分诺贝尔奖获得者名单
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
特征X射线波长
特征X射线波长与 靶材料原子序数 有关，原子序数 越大，核对内层 电子引力上升，λ 下降 常用的靶材有Cu 靶，Mo靶和Fe靶。
同步辐射X射线源
同步辐射X射线源在电子同 步加速器或电子储存环中， 高能电子在强大的磁偏转力 的作用下作轨道运动时，会 运动的切线发射出一种极强 的光辐射，称为同步辐射， 其波长范围在0.1—400Ǻ左 右。其特点是强度高，单色 性好，比通常的X射线管所 发出的X射线约大105倍左 右。
X射线在晶体中的衍射现象，实质上是大量的
原子散射波互相干涉的结果。 X射线衍射理论所要解决的中心问题: 在衍射 现象与晶体结构之间建立起定性和定量的关 系
衍射花样
晶体所产生的衍射花样都反映出晶体内部的原 子的分布规律。概括地讲，一个衍射花样的特 征，可以认为由两个方面的内容组成： 一方面是衍射线在空间的分布规律（又称 衍射几何），衍射线的分布规律是晶胞的大 小、形状和位向决定的。 另一方面是衍射线束的强度，衍射线的强度则 取决于原子的品种和它们在晶胞中的位置。
The Nobel Prize in Physics 1901
"for their theories, developed independently, concerning the course of chemical reactions"
Wilhelm Conrad Roentgen Germany Munich University Munich, Germany 1845 - 1923
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
晶体结构测定的X射线
用于晶体结构测定的X射线波长约50-250pm，
与晶体内原子间距大致相当。这种X射线， 通常在真空度约10－4Pa的X射线管内，由高 压加速的电子冲击阳极金属靶产生，以Cu靶 为例，当电压达35-40KV时，X光管内加速电 子将Cu原子最内层的1S电子轰击出来，次内 层2S、2P电子补入内层，2S、2P电子能级 与1S能级间隔是固定的，发射的X射线有某 一固定波长，故称为特征射线，
X射线与物质的相互作用
X-射线的衍射
当一束X射线照射到晶体上时，首先被电子所散射， 每个电子都是一个新的辐射波源，向空间辐射出与 入射波同频率的电磁波。 可以把晶体中每个原子都看作一个新的散射波源， 它们各自向空间辐射与入射波同频率的电磁波。由 于这些散射波之间的干涉作用，使得空间某些方向 上的波则始终保持相互叠加，于是在这个方向上可 以观测到衍射线，而另一些方向上的波则始终是互 相是抵消的，于是就没有衍射线产生
伦琴
1845年3月27日生于德国莱茵省勒奈普市。 1869年在苏黎世大学获哲学博士学位，并留 校任教。1872年——1879年先后在斯特拉斯 堡大学，霍恩海姆农学院、吉森大学等校任 教，1888年起任维尔茨堡大学教授及物理所 所长，后任校长。1896年成为柏林和慕尼黑 科学院通讯院士，1900——1920年任慕尼黑 物理所所长，1923年2月10日逝世。
主要成就：从1876年开始研究各种气体比热， 证实气体中电磁旋光效应存在。1888年实验 1901年获 证实电介质能产生磁效应，最重要在1895年 诺贝尔物理奖 11月8日在实验中发现：当克鲁克斯管接高 伦琴 压电源，会放射出一种穿透力极强的射线， W.C. (Wilhelm 他命名为X射线。X射线在晶体结构分析， Conrad Roentgen 金相材料检验，人体疾病透视检查即治疗方 1845——1923) 面有广泛应用，因此而获得1901年诺贝尔物 理奖。
第四章 X-射线晶体学基础 和粉末/单晶衍射技术
材料：结构决定性能……
物质的性质、材料的性能决定于它们的组成
和微观结构。 如果你有一双X射线的眼睛，就能把物质的 微观结构看个清清楚楚明明白白！ X射线衍射将会有助于你探究为何成份相同 的材料，其性能有时会差异极大. X射线衍射将会有助于你找到获得预想性能 的途径。