X射線在NACL中的衍射

1、實驗七：X射線在NACL單晶體中的衍射X射線的發(fā)現(xiàn)歷史：1895年德國科學(xué)家在用克魯克斯管研究陰極射線時，發(fā)現(xiàn)了一種人類用眼睛看不到，但可以使得鉑氰化鋇屏發(fā)出熒光的射線，成為X射線，X射線不帶電，因此在磁場中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，直到1912年勞厄等人發(fā)現(xiàn)X射線在晶體中的衍射現(xiàn)象，才證實了X射線本質(zhì)上是一種波長很短的電磁波，其波長約為10nm到10-2nm之間。由于X射線波長與晶體中原子間的距離是同一數(shù)量級，至今它仍然是研究晶體結(jié)構(gòu)的有力結(jié)構(gòu)。1、 實驗?zāi)康模海?） 了解X射線的產(chǎn)生、特點和應(yīng)用；（2） 了解X射線管產(chǎn)生連續(xù)X射線譜和特征譜的基本原理；（3） 研究X射線在NACL單晶體上的衍射，并通過測

2、量X射線特征譜線的衍射角測定X射線的波長和晶格常數(shù)。2、 實驗原理1、 X射線的產(chǎn)生和X射線的光譜X射線一般用X光管產(chǎn)生，電子由熱陰極發(fā)出，經(jīng)過高壓電場加速后，轟擊位于陽極的金屬靶材，由金屬靶材發(fā)出X射線，對于不同的電壓，同一種金屬的譜線不一樣，當(dāng)電壓比較低，還不至于使得內(nèi)層電子躍遷，這時的光譜是連續(xù)的，這叫軔致輻射，當(dāng)電子的能量高到足以使內(nèi)層電子躍遷，此時的光譜就不連續(xù)，這叫特征譜線。（1） 連續(xù)光譜連續(xù)光譜又叫“白光譜”，包含了從短波段限m的全部波長，其強度隨波長變化而連續(xù)變化，從短波段開始后達到了一個極大值，隨后一直下降趨近于零。（2） 特征光譜陰極電子流達到陽極的金屬靶材上，如果能量足

3、夠高，原子的內(nèi)層電子就會躍遷，使得原子處于較高的激發(fā)態(tài)，內(nèi)層電子K，L，M層的排列如左圖，實驗的結(jié)果也會產(chǎn)生連續(xù)譜線。右上角的圖中出現(xiàn)和兩條特征譜線，即分別是L、M層的電子向K層躍遷所發(fā)出的譜線，由于內(nèi)部兩軌道間的能級差比較大，因此所發(fā)出的電磁波的能量較大，所以譜線變化大。2、 X射線在晶體中的衍射由于X射線的波長較短，其波長大致為0.2nm，若想也用光柵來看其衍射效應(yīng)是非常困難的，因為光柵之間的間距不可能做的這么小，勞厄首先想出用晶體這個天然的光柵來觀察其衍射效應(yīng)，因此證明出X射線也是電磁波的一種，只是其波長很短。當(dāng)有入射波時，可將晶面看成是鏡面，入射波與鏡面的夾角為時，容易看出兩次反射波的

4、光程差是，即。當(dāng)它滿足公式，n為正整數(shù)時，發(fā)射干涉。3、 實驗步驟1、 鉬原子的X特征譜線（1） 將NACL固定在靶臺上。（2） 設(shè)置工作參數(shù)(a) 高壓U=30kv，發(fā)射電流I=1mA,t=3s,=0.1分別按COUPLE和 limits鍵設(shè)置靶轉(zhuǎn)動的下限為5.5。，上限為8。啟動高壓，按SCAN鍵(b) （b）高壓U=30kv，發(fā)射電流I=1mA,t=6s,=0.1分別按COUPLE和 limits鍵設(shè)置靶轉(zhuǎn)動的下限為2.5。，上限為32.5。啟動高壓，按SCAN鍵(3) 記錄實驗結(jié)果4、 實驗分析實驗一的實驗結(jié)果此圖得出了第一級衍射角譜，由圖知K形成的角度為7.2。，k形成的角度為6.4。，經(jīng)過布拉格公式計算得到：與理論值得差異非常?。哼呂諒倪@張圖可以看出譜線被吸收掉，只剩下譜線，說明Zr對譜線有吸收功能實驗二的實驗結(jié)果由此圖得到的結(jié)論是：（1） X射線在NACL晶體中發(fā)生了衍射，因為觀察到了衍射“條紋”，三級比較明顯，第四級只能看得到一點點。（2） 衍射時有兩條特征譜線K、k，其中譜線要比譜線高，原因是譜線是第L層電子躍遷到K層，譜線是第M層電子躍遷到K層，其中第L層