第七章 X射线衍射与荧光光谱
(短波长的电磁波，
或称为高能光子 )X射线阴极射线实验
1895年伦琴（ Roentgen）
发展了 X射线的衍射理论
X 射线衍射学 X 射线光谱学 结晶化学 固体物理 结构生物学
X 射线的发现和应用
1912年劳埃（ Laue）
开创了人类认识物质微观结构的新纪元
X射线的发现和广泛应用是廿世纪科学发展中最伟大成就之一围绕 X射线发现、
发展和应用而进行科研工作的科学家获诺贝尔奖的就有近卅人之多
X射线衍射法?结构测定
X射线荧光光谱?成分分析
1901年 伦琴 (英 ) 获诺贝尔物理奖
1914年 劳埃 (德 ) 获诺贝尔物理奖
1915年 布拉格父子 (英 ) 获诺贝尔物理奖
1936年 德拜 (英 /荷 ) 获诺贝尔化学奖
1962年 奥森等 3人 获诺贝尔生物奖
1964年 霍奇金 (英 /埃 ) 获诺贝尔化学奖
1985年 豪普特曼等 2人 获诺贝尔化学奖
… … … …
§ 7.1 X 射线的产生、性质及特点
7.1.1 X射线的产生及性质
X射线 → λ= 1~104 p m
X光子 =124× 104 ~124 e V? →
常用于结构测定
λ=50 ~250 p m
=248× 102 ~9960 e V?
~ 10-4Pa
~ 30mA
~ 104kV
连续 X 射线 特征 X 射线
1a
à? è′
i
è ò
1
μ
′
èá
÷μ
′
μ
×
ó?
÷?t
+
-
v
+
X
光管示意图
1,连续 X 射线
Cu 靶 产 生 的 X 射 线 谱
E = mv2 = eV?min = hc/E= hc/eV = pm
白色射线伏）(1234500V21
特征X
射线
2,特征 X射线
Cu（ K?1）：
154.056pm；
（ K?2）：
154.439pm；
平均（ K?）：
154.18pm
（ K?）：
139.222pm
7.1.2 X射线与物质的相互作用
X射线?物体
反射（小部分）
朗伯定律尔吸收（部分）：满足比波长短，透射力强透射（大部分）：因为
X射线?波长短，穿透能力强比尔 -朗伯定律 I = Ioe-?l，
其中 Io和 I分别是入射和出射强度,
l是物体厚度,?为线性吸收系数,
Z4?n（ 指数 n=2.5~3）
靶子材料的特征波长及滤色片的选用靶子 （原子序数） K? 波长 （ pm ）
滤色材料 （原子序数）
K 临界吸收波长
（ pm ）
滤色片厚度要求
（? m ）
铬 Cr （ 24 ） 229,09 钒 V （ 23 ） 209,6 15,3
铁 Fe （ 26 ） 193,73 锰 Mn （ 25 ） 189,6 15,1
镍 Ni （ 28 ） 165,91 钴 Co （ 27 ） 158,4 12,0
铜 Cu （ 29 ） 154,18 镍 Ni （ 28 ） 148,8 15,8
钼 Mo （ 42 ） 71,0 7 锆 Zr （ 40 ） 68,9 3,0
银 Ag （ 47 ） 56,0 9 钯 Pd （ 46 ） 50,9 41,0
选择比靶子元素低一至二个原子序数的元素作为滤色片材料吸收的 X射线与物质粒子作用的二种效应
射线改变方向的次生换）位相，波长不变，相干散射（没有能量交射线波长和方向改变的次生反冲电子换）不相干散射（有能量交散射效应荧光）（产生光电子和非散射效应：光电效应吸收
X
X
X
与本章内容有关的是,
X射线荧光产生的机理相干次生 X射线产生的机理
1,X射线荧光发射
X
射线荧光X
射线荧 光 X 射 线 能 量 为 E=EK -EL
小 于 激 发 的 X 射 线 能 量
2、相干次生 X射线的产生
X光子平面电磁波
h
入?
原子核电子相干次生 X射线相干次生 X射线? =?入 球面电磁波不同电子为中心的相干次生 X射线会产生干涉现象
(短波长的电磁波，
或称为高能光子 )X射线阴极射线实验
1895年伦琴（ Roentgen）
发展了 X射线的衍射理论
X 射线衍射学 X 射线光谱学 结晶化学 固体物理 结构生物学
X 射线的发现和应用
1912年劳埃（ Laue）
开创了人类认识物质微观结构的新纪元
X射线的发现和广泛应用是廿世纪科学发展中最伟大成就之一围绕 X射线发现、
发展和应用而进行科研工作的科学家获诺贝尔奖的就有近卅人之多
X射线衍射法?结构测定
X射线荧光光谱?成分分析
1901年 伦琴 (英 ) 获诺贝尔物理奖
1914年 劳埃 (德 ) 获诺贝尔物理奖
1915年 布拉格父子 (英 ) 获诺贝尔物理奖
1936年 德拜 (英 /荷 ) 获诺贝尔化学奖
1962年 奥森等 3人 获诺贝尔生物奖
1964年 霍奇金 (英 /埃 ) 获诺贝尔化学奖
1985年 豪普特曼等 2人 获诺贝尔化学奖
… … … …
§ 7.1 X 射线的产生、性质及特点
7.1.1 X射线的产生及性质
X射线 → λ= 1~104 p m
X光子 =124× 104 ~124 e V? →
常用于结构测定
λ=50 ~250 p m
=248× 102 ~9960 e V?
~ 10-4Pa
~ 30mA
~ 104kV
连续 X 射线 特征 X 射线
1a
à? è′
i
è ò
1
μ
′
èá
÷μ
′
μ
×
ó?
÷?t
+
-
v
+
X
光管示意图
1,连续 X 射线
Cu 靶 产 生 的 X 射 线 谱
E = mv2 = eV?min = hc/E= hc/eV = pm
白色射线伏）(1234500V21
特征X
射线
2,特征 X射线
Cu（ K?1）：
154.056pm；
（ K?2）：
154.439pm；
平均（ K?）：
154.18pm
（ K?）：
139.222pm
7.1.2 X射线与物质的相互作用
X射线?物体
反射（小部分）
朗伯定律尔吸收（部分）：满足比波长短，透射力强透射（大部分）：因为
X射线?波长短，穿透能力强比尔 -朗伯定律 I = Ioe-?l，
其中 Io和 I分别是入射和出射强度,
l是物体厚度,?为线性吸收系数,
Z4?n（ 指数 n=2.5~3）
靶子材料的特征波长及滤色片的选用靶子 （原子序数） K? 波长 （ pm ）
滤色材料 （原子序数）
K 临界吸收波长
（ pm ）
滤色片厚度要求
（? m ）
铬 Cr （ 24 ） 229,09 钒 V （ 23 ） 209,6 15,3
铁 Fe （ 26 ） 193,73 锰 Mn （ 25 ） 189,6 15,1
镍 Ni （ 28 ） 165,91 钴 Co （ 27 ） 158,4 12,0
铜 Cu （ 29 ） 154,18 镍 Ni （ 28 ） 148,8 15,8
钼 Mo （ 42 ） 71,0 7 锆 Zr （ 40 ） 68,9 3,0
银 Ag （ 47 ） 56,0 9 钯 Pd （ 46 ） 50,9 41,0
选择比靶子元素低一至二个原子序数的元素作为滤色片材料吸收的 X射线与物质粒子作用的二种效应
射线改变方向的次生换）位相，波长不变，相干散射（没有能量交射线波长和方向改变的次生反冲电子换）不相干散射（有能量交散射效应荧光）（产生光电子和非散射效应：光电效应吸收
X
X
X
与本章内容有关的是,
X射线荧光产生的机理相干次生 X射线产生的机理
1,X射线荧光发射
X
射线荧光X
射线荧 光 X 射 线 能 量 为 E=EK -EL
小 于 激 发 的 X 射 线 能 量
2、相干次生 X射线的产生
X光子平面电磁波
h
入?
原子核电子相干次生 X射线相干次生 X射线? =?入 球面电磁波不同电子为中心的相干次生 X射线会产生干涉现象
