chp11-9.ppt

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1、第九讲晶体对X-射线的衍射,In1895,Roentgendiscoveredthatwhenelectronswereacceleratedbyahighvoltageinavacuumtubeandallowedtostrikeaglass(ormetal)surfaceinsidethetube,fluorescentmineralssomedistanceawaywouldglow,andthephotographicfilmwouldbecomeexposed.HewontheNobelPrizein1901.,W.C.Rontgen1845-1923,一、X-射线,K阴极，A阳极,

2、加速阴极发射的热电子,AK间加几万伏高压,X射线特点：穿透力强，波长短（10102）,d：用光学光栅观察不到衍射,X射线能使胶片感光、空气电离、荧光质发光的中性射线,可以在晶体上衍射,二、X-射线衍射布拉格方程,1、晶体点阵,NaCl晶体点阵,格点离子：衍射中心,内部原子在三维空间周期性排列,在x射线的照射下，格点离子受迫振动发出与入射x射线频率相同的波。周期性排列的格点发出的波是相干的。,与多缝相干类似：每一个格点相当于单缝。格点在空间的周期性排列形成光栅,-三维光栅,2、布拉格方程,d-相邻晶面间距-晶格常数,相邻两层晶面反射光1、2的光程差：,布拉格父子（英国物理学家）获1915年诺贝尔

3、物理学奖,掠射角,劳厄法,3、X-射线衍射的劳厄相和德拜相,给定晶体取向,每个晶面族的布拉格条件都可以从入射光中选出满足它的波长，所以在所有晶面族的反射方向都出现了极大。,劳厄相,劳厄斑,德拜法（粉末法）,用单一波长的X射线照射多晶粉末上。大量取向无规则的晶粒为射线提供了满足布拉格条件的可能性。,德拜相,用德拜相可以确定晶格常数,三、X-射线的应用及防护,1、由于X射线穿透力强，可以穿透肌肉组织，但不易穿透骨骼。在医学上的应用可以检查人体生理结构上的变化。,CT扫描：把不同角度的X射线影像合成成三维图像,3、通过衍射光谱的分析，确定晶体的结构；也可根据已知的晶体结构，分析X射线谱。,已知、可测

4、dX射线晶体结构分析。,已知、d可测X射线光谱分析。,2、波长更短的X射线可以穿透金属探查其内部的缺损。,4、X射线的防护,X线照射生物体时，可以直接破坏机体内某些大分子结构，如使蛋白分子链断裂、核糖核酸或脱氧核糖核酸的断裂、破坏一些对物质代谢有重要意义的酶等，甚至可直接损伤细胞结构。,防护X射线可以用各种铅的或含铅的制品（如铅板、铅玻璃、铅橡胶板等）或含重金属元素的制品，如含高量锡的防辐射有机玻璃等。,例题：已知岩盐晶体的晶格常数d=2.81010m，用波长=0.144nm的X射线照射光滑的岩盐晶体表面。求第一级和第二级衍射主极大的位置。,解：晶体衍射主极大位置，可用对应掠射角表示。根据布拉格条件，第一级和第二级衍射主极大对应的掠射角：,例题：用方解石分析X-射线谱。已知方解石的晶格常数为3.02910-10m。今在43020和40042的掠射方向上观察到第一级衍射谱线有两条。求这两条谱线的波长。,解：根据布拉格公式,