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X
光 管 工 作 情 形
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封闭式X射线管
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高功率旋转阳极
电子束 X射线
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加速器中可以引出X射线
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X射线产生必须具备的三个基本条件：
(Ⅰ) 产生自由电子; (Ⅱ) 使电子作定向高速运动; (Ⅲ) 有障碍物使其突然减速;
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小结
一、X射线的产生: 三个基本条件;经典理论和量子理论
解释； 二、X射线的性质:
: 10-12-10-8m、 波动性、 穿透能
力、 沿直线传播; 三、X射线的应用:
晶体结构测定，软、硬X射所有光波是同相的，即峰值都重合，就称之为 相干的(coherent). 不相干的光波(noncoherent)相互 干扰，导致强度的减弱. 在同一方向的射线称为准直的（平行的）collimated beam. 电灯泡的光线是发散的, 射向地球的太阳光基 本是 collimated 。
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具体形式：用高速加速的电子束撞击
阳极靶时，高速电子受到靶原子的阻挡，急 速停下来，其部分动能则以X光的形式释放 出來。高速电子撞击时减少的能量△E 、所 转化出来的X光波长λ，根据爱因斯坦公式 △E＝hν＝hc/λ可表示为：
λ＝ｈc/ △E
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量子原理：高速电子在撞击到原子时，很容
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X-radiation
可见光
g-radiation
Microwaves 微波
UV
IR
无线电波
Radio waves
10-6
10-3
1
103
106
Wavelength(nm)
109
1012
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电磁波谱的本质：电磁辐射按波长顺序排列
高能辐射区 γ射线 能量最高，来自于核能级跃迁
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1912年，德国的Laue第一次成功地进行X射 线通过晶体发生衍射的实验，验证了晶体的 点阵结构理论。并确定了著名的晶体衍射劳 埃方程式。从而形成了一门新的学科—X射 线衍射晶体学。 （1914年获得诺贝尔奖）；
1913年，英国Bragg导出X射线晶体结构分析 的基本公式，既著名的布拉格公式。并测定 了NaCl的晶体结构。（ 1915年获得诺贝尔奖)
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二、教学基本要求
掌握
1. 各种测试技术的基本原理： X-射线衍射技术，电子显微分析技术，热分析技术；
2. 技术的应用：
（1）仪器设备的基本构造与性能； （2）对电子显微分析照片、X射线衍射图谱和热分析曲线等有分 析处理能力；
（3）具有进行物相初步鉴定的能力 （4）各种研究方法与测试技术优缺点。
材料研究与测试方法
管航敏 化学与材料工程工系
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绪论
➢本课程的作用 ➢教学基本要求 ➢考核方式 ➢课程主要内容
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一、本课程的作用
本课程在材料研究领域中起着不同寻常的 作用，它们将材料各专业的核心问题“组 成—结构—性能”有机地联系在一起，从 而实现本专业人才培养的目标。
第一篇 X射线衍射分析
第一章 X射线物理学基础
§1-1 X射线的产生及性质 §1-2 X射线谱 §1-3 X射线与物质的相互作用
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§1-1 X射线的产生及性质
1895年德国物理学家伦琴（1901年 获得首届诺贝尔奖）在研究阴极射线时 发现了X射线，后人为了纪念发现者也称 它为“伦琴射线”。 X射线技术目前在 工业和科学技术中的应用十分广泛，在 材料工业及材料科学中X射线物相分析是 一种重要分析方法。
波长
χ射线 来自内层电子能级的跃迁
光学光谱区 紫外光 来自原子和分子外层电子能级的跃迁
可见光
红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁
波谱区 微波
来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁
无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁
长
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2.X射线产生的原理
电磁原理： 当带电粒子在加速或减速过程中，会释
放出电磁波，在巨大加速或减速过程中，所 释放的电磁波具有高能量，当其波长在10-12 －10-8m则成X光。
4. X射线的性质
① 是电磁波，具有波粒二象性。 ε=h·ν=h(c/λ) ， P=h/λ； 能被物质吸收，会产生干涉、衍射和光电
效应等现象；与可见光比较，差别主要在波长 和频率。 ② 具有很强的穿透能力，通过物质时可被吸收 使其强度减弱，能杀伤生物细胞。 ③ 沿直线传播，光学透镜、电场、磁场不能使 其发生偏转。
豪普物曼和卡尔勒在50年代后建立了应用X射 线分析的以直接法测定晶体结构的纯数学理论，特 别对研究大分子生物物质结构方面起了重要推进作 用，他们因此获1985年诺贝尔化学奖。
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1.X射线的本质
X射线与无线电波、红外线、可见光、紫 外线γ射线、宇宙射线一样也是一种电磁波或 电磁辐射，它的波长为10-12－10-8m ，在电磁 波谱中位于紫外线与 γ射线之间并与它们部分 相重叠。一般波长短的X射线穿透能力强，称 为硬X射线，反之则称为软X射线。用于晶体 衍射分析常用的X射线波长约在2.5Ǻ到0.5 Ǻ 之间。
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三、考核方式
由于本课程是专业主干课程、学位课程， 所以闭卷且无复习题， 亦实行N+2（一次小论文，一次过程考核，一次 期末考试）， 但期末闭卷考试必须过50分才可通过。 请各位注意！！
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四、课程主要内容
第一篇 X射线衍射分析 第二篇 电子显微分析 第三篇 热分析
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此外，
莫赛莱于1914年发现标识X射线的波长与原子 序数的关系，奠定了X射线光谱学的基础。
巴克拉（1917年，发现元素的特征X射线） 塞格巴恩（1924年，X射线光谱学） 德拜（1936年）、马勒（1946年）、柯马克 （1979年）等人由于在X射线及其应用方面研究而 获得化学、生物、物理诺贝尔奖。
易将能量传送給原子中的电子，而使原子离子 化。当原子內层轨道的电子被激发后，其空位 很快会被外层电子的跃入填满，在此电子跃迁 的过程中，由于不同轨道间的能量差，X光会 随着放出。 此过程所产生的X光与原子中电子 轨道的能量有关。
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3.X射线的产生
X-射线：波长0.001-10nm的电磁波 高速电子撞击使阳极元素的内层电子激 发，产生X射线辐射。