当前位置:文档之家› 聚合物表征与测试4.XRD2015

聚合物表征与测试4.XRD2015

X射线衍射(XRD)
——在聚合物中的应用
10/20/2020 12:42 PM
XRD
1
课堂内容
•1. X射线的产生及其性质 •2.晶体结构的基本概念 •3. 测量原理 •4. X光衍射在聚合物中的应用
10/20/2020 12:42 PM XRD
2
1. X射线及其性质
10/20/2020 12:42 PM
XRD
3
1.1 X射线的发现
• 1895年,德国物理学家伦琴(W.C.Rontgen) 发现 • 并很快以“论一种新射线”为题发表论文公之于世。 • 因此成为第一个获诺贝尔物理奖的人。
10/20/2020 12:42 PM
XRD
4
世界上第一张X光照片
10/20/2020 12:42 PM
XRD
5
阴极发射电子方向差异,能
量损失随机;
Ee
eU
1 2
m0
10/20/2020 12:42 PM
XRD
16
(2)X射线特征光谱
特征光谱产生: 碰撞→跃迁↑(高) →空穴→跃迁↓(低)
特征谱线的频率:
n1 n2
E n1
En2 h
cR( Z
)2
n22
1
n12
R=1.097×107 m-1,Rydberg常数;
• X射线的突出特点是穿透能力很强 能穿透不透明物质。
• X射线能使照相底片被感光。
8
10/20/2020 12:42 PM
XRD
1.3 次级X射线
1908年,巴拉克(C.G.Barkla)发现物质被X射线照射时,会
产生次级X射线。
10/20/2020 12:42 PM
XRD
9
次生X射线由两部分组成
10/20/2020 12:42 PM
XRD
11
1.4 X射线的产生及分类
10/20/2020 12:42 PM
XRD
12
1.4.1 入射X射线的产生
K系谱线) ~ (锂K系谱线)
高速电子撞击阳极(Cu、Cr等重金属):热能(99%)+X射线(1%) 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
X光是一种电磁波
X-radiation
可见光
g-radiation
10-6
10-3
10/20/2020 12:42 PM XRD
Microwaves 微波
UV
IR
无线电波
Radio waves
1
103
106
Wavelength(nm)
109
1012
6
X射线的波长
• X 射线是波长很短的电磁波。 • 波长0.001~50nm
• 特征X射线的产生:电子的跃迁 I Kα: I Kβ=5:1 X射线衍射多使用Kα 线
K
K
10/20/2020 12:42 PM
XRD
15
K LM
(1) 连续X射线光谱
电子→靶原子,产生连续的电磁 辐射,连续的X射线光谱;
Im K Z i U 2
成因:
大量电子的能量转换是一个
随机过程,多次碰撞;

10/20/2020 12:42 PM
XRD
13
X射线的产生
X射线管
阴极
阳极 (对阴极)
10/20/2020 12:42 PM
4
5
10 ~10 V
+
XRD
14
X射线的分类
连续X射线: 具有连续波长,又称白色X射线
特征X射线: 在连续谱上叠加具有特定波长的 谱线,该谱线与靶极的材料有关 ,又称单色X射线。
n1 n2
En1 En2 h
cR(Z
)2
n22
1
n12
L→K层;K 线系;
n1 =2,n2 =1;
K
( 3 )cR(Z 4
)2
K
c
K
4
3R(Z )2
不同元素具有自己的特征谱 线 ——定性基础;
谱线强度——定量;
10/20/2020 12:42 PM
XRD
19
1.5 X射线衍射
• 用于衍射分析的X射线波长介于0.05~0.25nm。
无线电波 红外线 可见光 紫外光 X射线 g射线 宇宙射线
103
10-1
10-4
10-5
10-7
10-9
10-11 10-13
10/20/2020 12:42 PM
XRD
7
1.2 X射线的性质
• X射线穿过物质时会被吸收。
• 原子量及密度不同的物质,对X射线的吸收不同。
XRD
20
X 射线衍射---劳厄实验

X



线


晶体
劳 厄 斑 点
10/20/2020 12:42 PM
晶体可看作三维立体光栅。
根据劳厄斑点的分布可算 出晶面间距,掌握晶体点 阵结构。
XRD
21
1.6 布拉格公式
• 英国物理学家布拉格(Bragg)父子提出了著名的布拉格公式-1915年诺 贝尔物理奖。
• 一部分与初级X射线相同 • 另一部分与被照物质组成的元素有关 • 即每种元素都能发出各自的X射线,成为次生X射线源。
10/20/2020 12:42 PM
XRD
10
次级X射线与物质的作用
进入晶体的X射线与晶体中运动着的电子云相互作用,产生强度较弱、波长 相同的二次X射线。
晶体中每一处有电子云的地方,都能产生这种朝四面八方散射的二次X射线。 在散射的某些方向上,这些二次X射线互相干涉而得到加强。
• 确定了X射线衍射的方向 • 人类开始晶体结构分析的历史。
10/20/2020 12:42 PM
XRD
22
1.7 X射线光谱
X-ray and X-ray Spectrum
10/20/2020 12:42 PM
XRD
23
X光衍射分析 •X光衍射分析是表征包括液晶在内的结晶性聚 合物的重要手段。 • 借助X射线衍射仪,利用微晶对X射线的衍射效 应,获得试样的衍射图----衍射强度与衍射角 的关系图。
• 1912年,劳厄(uue)提出X射线是电磁波的假说。由弗里德利希 (W.Friedrich)证实。
• 推测波长与晶面间距(晶体中相邻两原子间的距离)相近的X射线通 过晶体时,会发生衍射现象。---开创了X射线晶体学。
• 1914年,劳厄获得诺贝尔物理奖。
10/20/2020 12:42 PM
10/20/2020 12:42 PM
XRD
24
X射线衍射图
• 衍射强度:
晶胞中的原子种类 原子位置
衍射方向:
晶胞形状42 PM
σ核外电子对核电荷的屏蔽常数;
n电子壳层数;c光速;Z原子序数;
10/20/2020 12:42 PM
XRD
17
• 不同元素具有自己的特征谱线——定性基础。 • 当X光管的阳极为金属Cu时,X射线管发出的特 征X射线为0.15418nm.。
10/20/2020 12:42 PM
XRD
18
特征光谱——定性依据
相关主题