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科技名词|X射线衍射


X射线衍射

X-ray diffractionXRD

定义:具有短波长的X射线电磁波的交变电场与原子的核外电子相互作用,从而使带电电子受迫振动,成为发射球面电磁波的波源。这种散射波通常继承原入射束的波长和位相(反常散射有位相改变),使有序结构的每个原子的次生弹性散射波彼此相干叠加,在空间一些特定方向上,形成具有一定强度的X射线束的现象,称为X射线衍射。X射线衍射(XRD)作为一个重要的技术方法,可以为材料提供结构等多方面信息。

学科:化学_物理化学_晶体化学

相关名词:电磁波 X射线布拉格方程

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图片来源:视觉中国

【延伸阅读】

1895年,德国物理学家伦琴(Wilhelm R?ntgen18451923年)在研究阴极射线管时,发现了一种有穿透力而肉眼看不见的射线。因为当时对其一无所知,故称之为X射线。由于这一发现,伦琴获得了1901年诺贝尔物理学奖。后来随着技术发展,又发现了X射线的一系列特征:它可以使照相底片感光、荧光板发光,可以使气体电离;在电场、磁场中不偏转,通过物体也不发生反射、折射现象。

X射线属于电磁波的一种,波长在10-10~10-8厘米范围内,波长短、能量高。一般的光栅不能使其引起衍射现象。考虑到X射线的波长和晶体内部原子面间的距离相近,1912年,德国物理学家劳厄(Max von Laue18791960年)提出一个重要的科学预见:晶体可以作为X射线的空间衍射光栅,即当一束X射线通过晶体时将产生衍射,衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上加强,在其他方向上减弱。因此,通过分析在照相底片上得到的衍射花样,便可确定晶体结构。这一预见很快在1913年得到了证实。英国物理学家布拉格父子(W.H.BraggW.L.Bragg)成功地测定了氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)等物质的晶体结构,并提出了著名的布拉格方程2dsinθ=nλd为晶面间距,θ为入射X射线与相应晶面的夹角,λX射线的波长,n为衍射级数,只有照射到相邻两晶面的光程差是X射线波长的n倍时才产生衍射)。之后,布拉格方程也成为整个晶体衍射的基础。

当某物质(晶体或非晶体)进行衍射分析时,该物质被X射线照射产生不同程度的衍射现象;物质组成、晶型、分子内成键方式、分子的构型和构象等决定了该物质产生的特有衍射图谱。由于物质的性能主要取决于其组成和结构,因此X射线衍射分析法作为材料结构和成分分析的一种现代科学方法,已逐步在各学科研究和生产中广泛应用。X射线衍射方法具有不损伤样品、无污染、快捷、测量精度高,以及能得到有关晶体完整性信息等大量优点。

 


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来源:学习强国

编辑:小菜

发稿:澳门新莆京98378com秘书处

邮箱:gdaa2016@163.com



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