緒論X射線歷史背景

1、X射線衍射學原理 艾延齡E-mail: 中南大學X射線衍射分析技術1歷史背景第一章 X射線的物理學基礎第二章 X射線的晶體學基礎第三章 X射線的衍射原理第四章 X射線的強度第五章 X射線衍射實驗方法和點陣常數(shù)測定第六章 物相分析第七章 晶粒尺寸和點陣畸變度的測定主要內(nèi)容2第八章 單晶體取向的測定第九章 宏觀應力的測定第十章 織構(gòu)測定3與X射線有關的歷史背景中南大學材料科學與工程學院 艾延齡4由于未知這種射線的實質(zhì)（或本性），將它稱為 X 射線。 1895年，德國物理學家倫琴在研究陰極射線管的過程中，發(fā)現(xiàn)了一種穿透力很強的射線。+高壓電源金屬靶電子束高能X 射 線5歷史上第一張X射線照片，就是倫

2、琴拍攝他夫人的手的照片。倫琴（W. K. Rontgen，1845-1923） 6X射線不僅是第一種被發(fā)現(xiàn)的以射線命名的物質(zhì)，它的發(fā)現(xiàn)直接導致了元素放射性的發(fā)現(xiàn)！X射線發(fā)現(xiàn)后,人們以為用太陽光照射熒光物質(zhì)就能產(chǎn)生X射線.1896年,貝克勒爾對此展開研究,他用鈾的氧化物作為熒光物質(zhì),放在太陽下暴曬,確實讓底片感光了,當他進一步驗證的時候,烏云遮住了太陽,一連幾天都是陰天,但當他將底片洗出來之后,非常吃驚的發(fā)現(xiàn)底片曝光要比在太陽下強上百倍.最終導致了元素放射性的發(fā)現(xiàn),打開了通往原子內(nèi)部的大門.由于X射線的發(fā)現(xiàn)具有重大的理論意義和實用價值，倫琴于1901年獲得首屆諾貝爾物理學獎!71912年，勞厄(

3、Max von Laue)，弗里德里希(Fdededch w)與尼平（Knipping）所做的實驗演示了X射線通過晶體所產(chǎn)生的衍射花樣，既證實了X射線具有波動性，又驗證了晶體具有周期性。對科學的發(fā)展產(chǎn)生了不可估量的影響。勞 厄勞 厄(18791960)(18791960)M . von RaueM . von Raue1914年獲諾貝爾物理學獎8勞埃,1904年博士畢業(yè)于柏林大學,導師是普朗克,1905年留在柏林大學做普朗克的助教,1909年轉(zhuǎn)到慕尼黑大學在索末菲手下做講師。當時對X射線究竟是粒子還是波存在爭議,但索末菲和勞埃傾向于是波。1912年2月,索末菲的博士研究生埃瓦爾德向勞埃請教與晶

4、體有關的光學問題,勞埃反復詢問了晶格振子之間的距離。1912年4月勞埃、索末菲的助教弗里德里希和倫琴的博士研究生尼平進行了晶體X射線衍射實驗，經(jīng)過多次失敗終于得到了清晰的衍射花樣。9弗里德利希和尼平的實驗裝置底片上顯出有規(guī)則的斑點10勞厄的 X 射線衍射實驗原理圖 晶體中有規(guī)則排列的原子，可看作一個立體的光柵。原子的線度和間距大約為10 - 10 m 數(shù)量級，根據(jù)前述可見光的光柵衍射基本原理推斷，只要 入射X 射線的波長與此數(shù)量級相當或更小些，就可能獲得衍射現(xiàn)象。衍射斑紋（勞 厄 斑）+晶體X射線（硫化銅）記錄干板11 1912年，英國物理學家布喇格父子提出 X射線在晶體上衍射的一種簡明的理論

5、解釋 布喇格定律，又稱布喇格條件。 1915年布喇格父子獲諾貝爾物理學獎，小布喇格當年25歲，是歷屆諾貝爾獎最年輕的得主。亨 布 喇 格W . H . Bragg(18621942)W . L . Bragg(18901971)勞 布 喇 格12康普頓效應 1922年，康普頓在研究X射線被自由電子散射的時候，發(fā)現(xiàn)一個奇怪的現(xiàn)象：散射出來的X射線分成兩部分，一部分和原來的入射線波長相同，而另一部分則比原來的波長要長，具體的大小和散射角存在著函數(shù)關系?？灯疹D在引入光量子的基礎上推導出了波長變化和散射角的關系式，和實驗結(jié)果符合得非常好?？灯疹D效應是量子理論最重要的實驗依據(jù)之一，康普頓也因此獲得1927年的諾貝爾物理學獎！13與X射線及晶體衍射有關的部分諾貝爾獎獲得者名單 14X射線的應用利用X射線的穿透能力得到透視照片。如醫(yī)用X光照片，材料內(nèi)部無損探傷等；利用X射線衍射測定晶體的結(jié)構(gòu)和對稱性，晶格常數(shù)；測定晶粒尺寸，宏觀應力和織構(gòu)等；利用X射線的光譜學來得到材料的成分等微觀信息。如各種能譜儀。七十年代發(fā)展起來的X射線吸收精細結(jié)構(gòu)（X-ray Abs