x射线衍射定向法

一、X射线的性质与应用X射线由伦琴（roentgen)1895年在发现，因此也叫伦琴射线。与可见光比较，它的波长很短，约在0.1~100Å之间，介于紫外线和γ射线之间，是一种不可见的光线。如图3-1所示。图3-1电磁波的分布3.3x射线衍射定向法一、x射线的性质及应用1、穿透力强。X射线因其波长短，能量大，照在物质上时，仅一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，表现出很强的穿透能力。用于医疗诊断和工业材料的检测。2、干涉、衍射、反射、折射作用。这些作用在X射线显微镜、波长测定和物质结构分析中都得到应用。

3、感光作用。

X射线同可见光一样能使胶片感光。胶片感光的强弱与X射线量成正比，当X射线通过人体时，因人体各组织的密度不同，对X射线量的吸收不同，胶片上所获得的感光度不同，从而获得X射线的影像。

如图3-1所示

图3-1x射线图像4、荧光作用。X射线波长很短不可见，但它照射到某些化合物如P、ZnS、CdS等，可使物质发生荧光。这种作用是X射线应用于透视的基础，利用这种荧光作用可制成荧光屏，用作透视时观察X射线通过人体组织的影像，也可制成增感屏，用作摄影时增强胶片的感光量。

5、电离作用。物质受X射线照射时，可使核外电子脱离原子轨道产生电离。利用电离电荷的多少可测定X射线的照射量，根据这个原理制成了X射线测量仪器。二、X射线的产生获得1、X射线源一般可以从以下三种途径获得：A、X射线机B、同步辐射X射线源

特点：强度高（是普通X射线机的105倍）、发散度小，稳定性好。C、放射性同位素X射线源

2、用X射线管获得射线的原理（1）如图3-2所示，为获得X射线的实验装置：抽真空容器(玻璃管），阴极K（灯丝）,阳极A,也叫对阴极，由金属制成，在K、A间加高压。（2）x射线产生的过程：由阴极K发出热电子，经高速电压加速，获得能量，运动速度很大，这种高速电子去撞击阳极A，而发出X射线。图3-2产生x射线的装置示意图3、X射线机

主要部件：X射线管、高压变压器、电压电流的调节稳定系统、探测分析器1）最常用的X射线管是封闭式热阴极X射线管（一个热阴极、一个阳极）2）管内抽到10-7torr高真空3）X射线管的阳极靶材料：W、Ag、Mo、Cu、Ni、Co、Fe、Cr4）影响因素：阴极和阳极管电压和X射线的管电流5）冷却：水冷式6）重要质量指标：焦点形状、大小；焦点的形状是由阴极灯丝的形状和金属聚焦罩形状决定的。X射线管(如图所示)

两种铜靶x射线管三、X射线谱

X射线不是单一波长的，而是由不同波长的X射线组成的。X射线管中发出的X射线分为二部分：连续

X射线谱和特征X射线谱。如图所示

(a)连续X射线谱(b)特征x射线谱1、连续X射线谱（白色X射线谱）：

从某个最短波长λ0开始，经过一个强度最高点λm的连续的各种波长的X射线。（1）产生连续X射线谱的原因：高速运动的电子撞击阳极，动能降低，部分动能转化为射线的能量。穿透深度不一样，射线的能量也不一样，导致产生的X射线的波长不一样，因此形成了波长不同的连续波。X射线获得的能量越高，波长越短。（2）短波极限λ0：与所有的基本粒子一样，X射线具有波粒二相性。同时，由于X射线的波长很短，它的粒子性往往表现的很突出，故X射线也可视为一束具有一定能量的光量子流。在极限情况下，电子将其在电场中加速得到的全部动能转化为一个光子，则此光子的能量最大、波长最短，相当于短波极限波长的X射线。其中，e为电子电荷，V为X射线管管电压，h为普朗克常数，c为光速。（3）影响连续X射线谱强度的因素：（管压、管电流和金属靶原子序数）

A:管压

当管电流和阳极材料不变而提高管电压时，各波长X射线的强度都提高，但短波极限和强度最大值对应的波长减短；B：管电流当管电压和阳极材料不变而提高管电流时，各波长X射线的强度都提高，同时，短波极限和强度最大值对应的波长不变；C：阳极靶材料

当管电压和管电流不变而提高阳极材料的原子序数时，各波长X射线的强度都提高，同时，短波极限和强度最大值对应的波长不变。

W:74Ag:47Mo:422、特征X射线谱（标识X射线谱）

（1）定义：当加于X射线管两端的电压增高到与阳极靶材相应的某一特定值时，在连续谱的某些特定的波长位置上，会出现一系列强度很高、波长范围很窄的线状光谱，它们的波长对一定材料的阳极靶有严格恒定的数值，此波长可做为阳极靶材的标志或特征，故称为标识谱或特征谱。如图所示特征x射线谱（2）产生的原理:从阴极发出的高速电子与阳极撞击时，会将阳极物质深层电子轰出到外层，使原子处于不稳定状态，外层的电子又会跃迁到内部空位，能量降低，并以一定波长的x射线发射出去。如图所示为特征X射线的示意图。（3）当用原子序数较高的金属做阳极时，除了K系辐射时，还产生L、M等系的特征X射线，我们一般选用Kα谱线作为X射线源。

A：能级的影响

由于在原子间，各能级差的大小从低到高，依次减少，即L层与K层的能级差最大。所以与K系的标识X射线谱相比，L系、M系的标识X射线波长一般都很长，强度很弱，易被物质吸收，故在衍射分析工作中很少用到。B：电子在各能级之间的跃迁几率的影响

据统计，从L层电子跳入K层空位的几率比M层跳入K层空位的几率大，因此Kα谱线的相对强度比Kβ谱线强。（4）管电压的确定标识X射线的绝对强度随X射线管电流和管电压的增大而增大。增大管电流和管电压时，与标识X射线同时产生的连续X射线强度也调高了，这对只要单色X射线的实验工作不利，因此，适宜的工作电压约为激发电压的3~5倍。（5）滤波片的选择：A：滤波片材料的