绪论 X射线历史背景

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,X,射线衍射学原理,材料科学与工程学院,艾延龄,E-mail:,中南大学,X,射线衍射分析技术,历史背景,第一章,X,射线的物理学基础,第二章,X,射线的晶体学基础,第三章,X,射线的衍射原理,第四章,X,射线的强度,第五章,X,射线衍射实验方法和点阵常数测定,第六章 物相分析,第七章 晶粒尺寸和点阵畸变度的测定,主要内容,第八章 单晶体取向的测定,第九章 宏观应力的测定,第十章 织构测定,与,X,射线有关的历史背景,中南大学,材料科学与工程学院,艾延龄,由于未知这种射线的实质（或本性），将它称为,X,射线。,1895,年，德国物理学家伦琴,在研究阴极射线管的过程中，,发现了一种穿透力很强的射线。,高压电源,金属靶,电子束,高能,X,射 线,历史上第一张,X,射线照片，就是伦琴拍摄他夫人的手的照片。,伦琴,（,W.K.Rontgen,，,1845-1923,）,X,射线不仅是第一种被发现的以射线命名的物质，它的发现直接导致了元素放射性的发现！,X,射线发现后,人们以为用太阳光照射荧光物质就能产生,X,射线,.1896,年,贝克勒尔对此展开研究,他用铀的氧化物作为荧光物质,放在太阳下暴晒,确实让底片感光了,当他进一步验证的时候,乌云遮住了太阳,一连几天都是阴天,但当他将底片洗出来之后,非常吃惊的发现底片曝光要比在太阳下强上百倍,.,最终导致了元素放射性的发现,打开了通往原子内部的大门,.,由于,X,射线的发现具有重大的理论意义和实用价值，伦琴于,1901,年获得首届诺贝尔物理学奖,!,1912,年，劳厄,(Max von Laue),，弗里德里希,(,Fdededch,w),与尼平（,Knipping,）所做的实验演示了,X,射线通过晶体所产生的衍射花样，既证实了,X,射线具有波动性，又验证了晶体具有周期性。对科学的发展产生了不可估量的影响。,劳 厄,劳 厄,(18791960),(18791960),M.von Raue,M.von Raue,1914,年获诺贝尔物理学奖,劳埃,1904,年博士毕业于柏林大学,导师是普朗克,1905,年留在柏林大学做普朗克的助教,1909,年转到慕尼黑大学在索末菲手下做讲师。当时对,X,射线究竟是粒子还是波存在争议,但索末菲和劳埃倾向于是波。,1912,年,2,月,索末菲的博士研究生埃瓦尔德向劳埃请教与晶体有关的光学问题,劳埃反复询问了晶格振子之间的距离。,1912,年,4,月劳埃、索末菲的助教弗里德里希和伦琴的博士研究生尼平进行了晶体,X,射线衍射实验，经过多次失败终于得到了清晰的衍射花样。,弗里德利希和尼平的实验装置,底片上显出有规则的斑点,劳厄的,X,射线衍射实验原理图,晶体中有规则排列的原子，可看作一个立体的光栅。,原子的线度和间距大约为,10,-,10,m,数量级，根据前述可见光的光栅衍射基本原理推断，只要 入射,X,射线的波长与此数量级相当或更小些，就可能获得衍射现象。,衍射斑纹（劳 厄 斑）,晶体,X,射线,（,硫化铜）,记录干板,1912,年，英国物理学家布喇格父子提出,X,射线在晶体上衍射的一种简明的理论解释 布喇格定律，又称布喇格条件。,1915,年布喇格父子获诺贝尔物理学奖，小布喇格当年,25,岁，是历届诺贝尔奖最年轻的得主。,亨 布 喇 格,W.H.Bragg,(18621942),W.L.Bragg,(18901971),劳 布 喇 格,康普顿效应,1922,年，康普顿在研究,X,射线被自由电子散射的时候，发现一个奇怪的现象：散射出来的,X,射线分成两部分，一部分和原来的入射线波长相同，而另一部分则比原来的波长要长，具体的大小和散射角存在着函数关系。康普顿在引入光量子的基础上推导出了波长变化和散射角的关系式，和实验结果符合得非常好。,康普顿效应是量子理论最重要的实验依据之一，康普顿也因此获得,1927,年的诺贝尔物理学奖！,与,X,射线及晶体衍射有关的部分诺贝尔奖获得者名单,X,射线的应用,利用,X,射线的穿透能力得到透视照片。如医用,X,光照片，材料内部无损探伤等；,利用,X,射线衍射测定晶体的结构和对称性，晶格常数；测定晶粒尺寸，宏观应力和织构等；,利用,X,射线的光谱学来得到材料的成分等微观信息。如各种能谱仪。,七十年代发展起来的,X,射线吸收精细结构（,X-ray Absorption Fine Spectroscopy,XAFS),。其中,XAFS,不但能得到材料的成分信息，而且能得到离子的价键、离子间的距离以及离子或原子的配位数等结构信息。,