第三章x射线在晶体中的衍射.ppt

矢量σhkl的两个重要特性： （1）矢量σhkl的方向垂直于对应的正点阵中的（hkl）面网族； （2）矢量σhkl的模长等于对应的正点阵中（hkl)面网族的面网间距dhkl的倒数，即 σhkl =1/dhkl 故称矢量σhkl为对应正点阵（hkl）面网族间距的倒易矢量。 五、衍射的方向 1、反射球的概念 当入射X射线通过倒易格子原点，在入射X射线方向找一点为球心，以1为半径画球，与倒易格子原点相切。当倒易格子结点hkl与球壳相遇时，连接球心与该倒易格子结点的方向是衍射指数为hkl的面网的衍射方向，该球为反射球。 2、衍射的方向表示 晶体产生衍射的条件nλ=2dsinθ可用几何图形表示。 例： 以S为圆心，1为半径，AO=2，P为圆上任意点，∠APO=90°，设AP与晶体的一组面网(hkl)平行，取OP为该组面网（hkl）的法线方向，O为倒易格子原点，据倒易格子定义，取OP的长度为λ/dhkl，。OP为倒易格子中的向量H。 OP = H = ha* + kb* + lc* P点为倒易格子结点hkl的位置，AO为入射线的方向，入射线与（hkl）面网夹角为θhkl，则 sinθ = OP/AO = λ/ dhkl /2 = λ/2dhkl 所以当P点落在圆周，即满足衍射条件而产生衍射，其圆心S与P点的方向为衍射方向。 图4-4 产生衍射的几何关系（衍射方向） 六、衍射线的强度 1、积分强度—指某一组面网反射X射线的总和。是X射线分析的重要资料。 2、积分强度的表示：I积分= 峰高×半高宽 3、影响积分强度的因子 某一hkl衍射线的强度Ihkl可表示为如下公式： Ihkl = F2 hkl× Phkl (1+cos22θ)/sin2θ cos θ 其中： F—结构因子；P—多重性因子； (1+cos22θ)/sin2θ cos θ—洛伦兹因子。 强度则决定于晶胞中所有原子的分布。 七、单晶衍射法 1、改变波长的方法 2、改变掠射角法 (1)劳埃照相法 用连续的X射线入射晶体，使得不同d值的面网都能满足衍射条件产生衍射。 主要用于观察堆成和晶体定向（即确定晶体外形宏观几何要素与单晶内部晶体学几何元素间的角度关系） (2)旋转照相法 用特征X射线(波长固定)，照相时晶体作360°旋转，使面网与入射X射线间的夹角发生变化，通过掠射角θ以满足衍射条件。 用于测定轴长（层间距）、晶体定向（观察层线是否平直）和进行指标化（确定每一衍射点的面网指数hkl）。 (3)回摆照相法 与旋转法相同，区别是晶体转动角由360°缩小到±15°（回摆运动），每层上的点更少，使得指标化明确。 进行晶体定向、测量轴长、指标化、还能反映晶体的对称(旋转图不能反映)。 (4)四圆单晶衍射仪法 由计算机控制，自动地利用三个圆(Φ、k、ω)将各个方向的衍射转到水平的2θ圆上，然后用第四个圆(2θ)上的探测器进行强度收集。 是目前收集衍射强度数据进行结构解析的重要方法。 四圆单晶衍射仪的发展 将单晶照相技术与现代高新探测技术向结合，发展了图像板技术和电荷耦合探测技术，使衍射数据的手机较之传统的四圆单晶衍射仪更快、更精确，发展较为迅速。 第三章 X射线物理学和在晶体中的衍射 第一节 X射线物理学 第二节 X射线在晶体中的衍射 第一节 X射线物理学 一、 X射线的本质及产生 二、 X射线谱 三、 X射线与物质的相互作用 四、 X射线的生理作用、探测及防护 一、 X射线的本质及产生 X射线的本质 X射线的产生 1、X射线的本质 X射线(伦琴射线) 是一种电磁波，波长0.01-100 ?(用于晶体分析的X射线波长介于0.5-2.3 ?），可见光的波长大致在3900-7700 ?之间，故X线的波长比可见光的短得多。 包括可见光和X射线在内的所有电磁辐射都具有波粒二象性—波动性和粒子性的双重性质，既可看成是一种波动，具有一定波长λ和频率ν，又可看成是一种以光速c运动的粒子集团—光子（量子）流，每个光子都具有一定的能量ε，即： ε=hν=hc/λ。 h—为普朗克常数，6.625×10-27尔格?秒；光速c约为3×1010尔格厘米/秒；ν—为射线的频率。 辐射的双重性是互补的，在不同的实验条件下，有时波动性表现明显，有时粒子性则表现明显。对X射线而言，因波长短的多，故其粒子性要比可见光显著得多。 2 、 X射线的产生 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：⑴产生并发射自由电子的电子源，如加热钨丝发