x射線衍射定向法

一、X射線的性質(zhì)與應(yīng)用X射線由倫琴（roentgen)1895年在發(fā)現(xiàn)，因此也叫倫琴射線。與可見光比較，它的波長很短，約在0.1~100?之間，介于紫外線和γ射線之間，是一種不可見的光線。如圖3-1所示。圖3-1電磁波的分布3.3x射線衍射定向法一、x射線的性質(zhì)及應(yīng)用1、穿透力強(qiáng)。X射線因其波長短，能量大，照在物質(zhì)上時(shí)，僅一部分被物質(zhì)所吸收，大部分經(jīng)由原子間隙而透過，表現(xiàn)出很強(qiáng)的穿透能力。用于醫(yī)療診斷和工業(yè)材料的檢測。2、干涉、衍射、反射、折射作用。這些作用在X射線顯微鏡、波長測定和物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析中都得到應(yīng)用。

3、感光作用。

X射線同可見光一樣能使膠片感光。膠片感光的強(qiáng)弱與X射線量成正比，當(dāng)X射線通過人體時(shí)，因人體各組織的密度不同，對X射線量的吸收不同，膠片上所獲得的感光度不同，從而獲得X射線的影像。

如圖3-1所示

圖3-1x射線圖像4、熒光作用。X射線波長很短不可見，但它照射到某些化合物如P、ZnS、CdS等，可使物質(zhì)發(fā)生熒光。這種作用是X射線應(yīng)用于透視的基礎(chǔ)，利用這種熒光作用可制成熒光屏，用作透視時(shí)觀察X射線通過人體組織的影像，也可制成增感屏，用作攝影時(shí)增強(qiáng)膠片的感光量。

5、電離作用。物質(zhì)受X射線照射時(shí)，可使核外電子脫離原子軌道產(chǎn)生電離。利用電離電荷的多少可測定X射線的照射量，根據(jù)這個(gè)原理制成了X射線測量儀器。二、X射線的產(chǎn)生獲得1、X射線源一般可以從以下三種途徑獲得：A、X射線機(jī)B、同步輻射X射線源

特點(diǎn)：強(qiáng)度高（是普通X射線機(jī)的105倍）、發(fā)散度小，穩(wěn)定性好。C、放射性同位素X射線源

2、用X射線管獲得射線的原理（1）如圖3-2所示，為獲得X射線的實(shí)驗(yàn)裝置：抽真空容器(玻璃管），陰極K（燈絲）,陽極A,也叫對陰極，由金屬制成，在K、A間加高壓。（2）x射線產(chǎn)生的過程：由陰極K發(fā)出熱電子，經(jīng)高速電壓加速，獲得能量，運(yùn)動速度很大，這種高速電子去撞擊陽極A，而發(fā)出X射線。圖3-2產(chǎn)生x射線的裝置示意圖3、X射線機(jī)

主要部件：X射線管、高壓變壓器、電壓電流的調(diào)節(jié)穩(wěn)定系統(tǒng)、探測分析器1）最常用的X射線管是封閉式熱陰極X射線管（一個(gè)熱陰極、一個(gè)陽極）2）管內(nèi)抽到10-7torr高真空3）X射線管的陽極靶材料：W、Ag、Mo、Cu、Ni、Co、Fe、Cr4）影響因素：陰極和陽極管電壓和X射線的管電流5）冷卻：水冷式6）重要質(zhì)量指標(biāo)：焦點(diǎn)形狀、大小；焦點(diǎn)的形狀是由陰極燈絲的形狀和金屬聚焦罩形狀決定的。X射線管(如圖所示)

兩種銅靶x射線管三、X射線譜

X射線不是單一波長的，而是由不同波長的X射線組成的。X射線管中發(fā)出的X射線分為二部分：連續(xù)

X射線譜和特征X射線譜。如圖所示

(a)連續(xù)X射線譜(b)特征x射線譜1、連續(xù)X射線譜（白色X射線譜）：

從某個(gè)最短波長λ0開始，經(jīng)過一個(gè)強(qiáng)度最高點(diǎn)λm的連續(xù)的各種波長的X射線。（1）產(chǎn)生連續(xù)X射線譜的原因：高速運(yùn)動的電子撞擊陽極，動能降低，部分動能轉(zhuǎn)化為射線的能量。穿透深度不一樣，射線的能量也不一樣，導(dǎo)致產(chǎn)生的X射線的波長不一樣，因此形成了波長不同的連續(xù)波。X射線獲得的能量越高，波長越短。（2）短波極限λ0：與所有的基本粒子一樣，X射線具有波粒二相性。同時(shí)，由于X射線的波長很短，它的粒子性往往表現(xiàn)的很突出，故X射線也可視為一束具有一定能量的光量子流。在極限情況下，電子將其在電場中加速得到的全部動能轉(zhuǎn)化為一個(gè)光子，則此光子的能量最大、波長最短，相當(dāng)于短波極限波長的X射線。其中，e為電子電荷，V為X射線管管電壓，h為普朗克常數(shù)，c為光速。（3）影響連續(xù)X射線譜強(qiáng)度的因素：（管壓、管電流和金屬靶原子序數(shù)）

A:管壓

當(dāng)管電流和陽極材料不變而提高管電壓時(shí)，各波長X射線的強(qiáng)度都提高，但短波極限和強(qiáng)度最大值對應(yīng)的波長減短；B：管電流當(dāng)管電壓和陽極材料不變而提高管電流時(shí)，各波長X射線的強(qiáng)度都提高，同時(shí)，短波極限和強(qiáng)度最大值對應(yīng)的波長不變；C：陽極靶材料

當(dāng)管電壓和管電流不變而提高陽極材料的原子序數(shù)時(shí)，各波長X射線的強(qiáng)度都提高，同時(shí)，短波極限和強(qiáng)度最大值對應(yīng)的波長不變。

W:74Ag:47Mo:422、特征X射線譜（標(biāo)識X射線譜）

（1）定義：當(dāng)加于X射線管兩端的電壓增高到與陽極靶材相應(yīng)的某一特定值時(shí)，在連續(xù)譜的某些特定的波長位置上，會出現(xiàn)一系列強(qiáng)度很高、波長范圍很窄的線狀光譜，它們的波長對一定材料的陽極靶有嚴(yán)格恒定的數(shù)值，此波長可做為陽極靶材的標(biāo)志或特征，故稱為標(biāo)識譜或特征譜。如圖所示特征x射線譜（2）產(chǎn)生的原理:從陰極發(fā)出的高速電子與陽極撞擊時(shí)，會將陽極物質(zhì)深層電子轟出到外層，使原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)，外層的電子又會躍遷到內(nèi)部空位，能量降低，并以一定波長的x射線發(fā)射出去。如圖所示為特征X射線的示意圖。（3）當(dāng)用原子序數(shù)較高的金屬做陽極時(shí)，除了K系輻射時(shí)，還產(chǎn)生L、M等系的特征X射線，我們一般選用Kα譜線作為X射線源。

A：能級的影響

由于在原子間，各能級差的大小從低到高，依次減少，即L層與K層的能級差最大。所以與K系的標(biāo)識X射線譜相比，L系、M系的標(biāo)識X射線波長一般都很長，強(qiáng)度很弱，易被物質(zhì)吸收，故在衍射分析工作中很少用到。B：電子在各能級之間的躍遷幾率的影響

據(jù)統(tǒng)計(jì)，從L層電子跳入K層空位的幾率比M層跳入K層空位的幾率大，因此Kα譜線的相對強(qiáng)度比Kβ譜線強(qiáng)。（4）管電壓的確定標(biāo)識X射線的絕對強(qiáng)度隨X射線管電流和管電壓的增大而增大。增大管電流和管電壓時(shí)，與標(biāo)識X射線同時(shí)產(chǎn)生的連續(xù)X射線強(qiáng)度也調(diào)高了，這對只要單色X射線的實(shí)驗(yàn)工作不利，因此，適宜的工作電壓約為激發(fā)電壓的3~5倍。（5）濾波片的選擇：A：濾波片材料的