14.3
3
19.3
21.9
（pm） 59.93
61.52 62.14
（pm） 67.76
69.66 70.12
实验总结 对于x射线的衰变与吸收物质厚度关系的实验，x射线不是简单的用
吸收系数来描述。在其他条件相同的条件下，厚度越大，衰变越厉害。 但通过相同厚度的吸收物质，没装锆滤片比装锆滤片能量要高。对于波 长一定时，线吸收系数随原子序数的增加而增加，但到z=40时，线吸收 系数骤减，然后在增加。这里我存在一个疑问，为什么原子序数为6时 的强度反而比没有阻挡时还要高。X射线在Nacl晶体中的衍射实验，测
数据记录：
原子序 数
R/s-1
R/s-1
T=R/R0 T=R/R0
（Z） （无Zr）（Zr） （无Zr） （Zr）
（无Zr） （Zr）
0 110.23 29.63 1.0000 1.0000 6 122.83 32.27 1.1141 1.0892 13 73.73 16.63 0.6689 0.5614 26 14.503 4.157 0.1316 0.1402 29 1.387 0.567 0.0126 0.0194 40 10.033 4.797 0.0910 0.1624 47 8.543 1.547 0.0775 0.0522
数据记录：
厚度d/mm
R/s-1 （无Zr）
R/s-1 （Zr）
T=R/R0 （无Zr）
T=R/R0 （Zr）
0
40.72
42.53
1.0000
1.0000
0.5
17.99
17.60
0.4418
0.4138
1.0
9.18
7.84
0.2254
0.1844
1.5
4.32
3.62
0.1061
0.0851
2.0
a． 设置X光管的高压U=21KV，电流I=0.05mA，角步幅，测量 时间。
b． 按TARGET键，用ADJUST旋钮，使靶的角度为（每转动吸收 体厚度增加0.5mm）。
c． 按SCAN键进行自动扫描。 d． 扫描完毕后，按REPLAY键，读取数据。 e． 按TARGET键，用ADJUST旋钮，使靶的角度依次
0.000 -0.216 8.043 40.564 87.509 47.933 51.149
0.000 -1.707 11.552 39.280 79.124 36.416 59.049
布拉格公式
一束波长为λ的X射线射到间距为d的晶体上，入射角与面族成θ 角，如图9-2所示，在晶面A被原子散射，其散射波必定互相干涉，并在 某特定方向形成加强的衍射线束，可以认为晶体是由一族晶面叠成的， 不管各原子在晶面上如何排列，只要衍射波束在入射平面内，而且他对 晶面的夹角等于入射束与晶面的夹角，则从同一晶面上各原子发出的在 该方向上的衍射波位相是相同的。当满足条件 时晶面A与B的散射波的位相一致，称为产生衍射的条件，也就是布拉格 公式，它说明了X射线的基本关系。对一波长为λ的X射线，射到间距为 d的晶面族上，掠射角为θ，当满足条件时发生衍射，衍射线在晶面的 的反射线方向。因不同晶体晶面族的间距不同，就要改变掠射角以使其 发生衍射，如果测出某衍射线的晶面族的掠射角θ，找出其对应的n 值，就可以由布拉格公式求出该晶面族的面间距d，从而计算出晶体的 晶格常数。 实验内容 X射线在NaCl晶体中的衍射 按要求安装实验仪器，使靶台和直准器间的距离为5cm，和传感器的距 离为6cm。将NaCl单晶固定在靶台上，启动软件“X-ray Apparatus”按
琴[3]于1895年发现，故又称伦琴射线。波长小于0.1埃的称超硬X射 线，在0.1～1埃范围内的称硬X射线，1～10埃范围内的称软X射线。 实验室中X射线由X射线管产生，X射线管是具有阴极和阳极的真空 管，阴极用钨丝制成，通电后可发射热电子，阳极（就称靶极）用高 熔点金属制成（一般用钨，用于晶体结构分析的X射线管还可用铁、 铜、镍等材料）。用几万伏至几十万伏的高压加速电子，电子束轰击 靶极，X射线从靶极发出。电子轰击靶极时会产生高温，故靶极必须 用水冷却，有时还将靶极设计成转动式的。
d. 按SCAN键进行自动扫描。
e. 扫描完毕后，按REPLAY键，读取数据。
f. 设置X光管的高压U=30KV，电流I=1.00mA，角步幅，测量
时间。 g. 按TARGET键，用ADJUST旋钮，使靶的角度依次
为、、、、。 h. 按SCAN键进行自动扫描。
扫描完毕后，按REPLAY键，读取数据。
度时被吸收的比率，则有（图2—1）：
（2.1）
考虑边界条件并进行积分，则得：
（2.2）
透射率 ，则得：
（2.3）
（2.4）
式中μ称为线衰减系数，x为试样厚度。我们知道，衰减至少应被 视为物质对入射线的散射和吸收的结果，系数μ应该是这两部分作用之 和。但由于因散射而引起的衰减远小于因吸收而引起的衰减，故通常直 接称μ为线吸收系数，而忽略散射的部分。 实验内容： 1.研究X射线的衰减与吸收体厚度的关系 （1）直准器前没安装锆滤片（Zr）
幅，测量时间。 3. 按TARGET键，用ADJUST旋钮，使靶的角度依次
为、、。（每转动约吸收体物质发生改变）。 4. 按SCAN键进行自动扫描。 5. 扫描完毕后，按REPLAY键，读取数据。 6. 设置X光管的高压U=30KV，电流I=1.00mA，角步
幅，测量时间。 7. 按TARGET键，用ADJUST旋钮，使靶的角度依次
2.46
1.99
0.0604
0.0468
2.5
1.52
1.32
0.0373
0.0310
3.0
1.20
0.94
0.0294
0.0221
根据公式，通过作图算出斜率，得到无Zr时，有Zr时 2.研究X射线的衰减与吸收体物质（Z）的关系 （1）直准器前没安装锆滤片（Zr）
1. 按ZERO键，使测角器归零 2. 设置X光管的高压U=30KV，电流I=0.02mA，角步
得波长较为准确。
X射线仪器 B1
B2
B4
B5
B3 A0 A1 A2 A3 A4 监控区 X光管 实验区
图4—5 X射线实验仪
线吸收系数
假设入射线的强度为R0，通过厚度dx的吸收体后 ，由于在吸收体
内受到“毁灭性”的相互作用，强度必然会减少，减少量dR显然正比于
吸收体的厚度dx，也正比于束流的强度R，若定义μ为X射线通过单位厚
X射线衍射晶体结构分析实验报告
物理072 陈焕 07180217 摘要：介绍了布拉格公式的具体内容，用劳厄法测定单晶的晶格常数， 以及X射线仪器的介绍，还介绍了测定晶格常数、晶格结构、晶面间距 的实验方案。 关键字：布拉格公式 劳厄法 X射线仪器 实验方案
引言： 波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射。由德国理学家W.K.伦
为、、、、、，进行实验。 f． 记录数据。（如表1） （2）直准器前安装锆滤片（Zr） a．按ZERO键，使测角器归零 b．设置X光管的高压U=21KV，电流I=0.15mA，角步幅，测量时 间。 c． 按TARGET键，用ADJUST旋钮，使靶的角度依次
为、、、、、、。 d． 按SCAN键进行自动扫描。 e． 扫描完毕后，按REPLAY键，读取数据。
或F4键清屏；设置X光管的高压U=35.0KV，电流I=1.00mA测量时间，角 步幅，按COUPLED键，再按键，设置下限角为 4.0o, 上限角为24o；按 SCAN键进行自动扫描；扫描完毕后，按
或F2键存储文件 3s
4s
5s
6s
数据处理
根据布拉格公式，
n
（）
（）
1
6.1
6.9
2
12.6
为、、、。 8. 按SCAN键进行自动扫描。 9. 扫描完毕后，按REPLAY键，读取数据。
（2）直准器前安装锆滤片（Zr） a. 按ZERO键，使测角器归零 b. 设置X光管的高压U=30KV，电流I=0.02mA，角步幅，测量
时间。
c. 按TARGET键，用ADJUST旋钮，使靶的角度依次为、、。