x射線實驗2

1、X射線實驗射線實驗(II)基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識X射線光譜分析原子限系射線光譜分析原子限系由X射線管所得到的X射線，其波長組成是很復(fù)雜的。按其特征可以分成兩部分：連續(xù)光譜和特征光譜（圖4—1），后者只與靶的組成元素有關(guān)。這兩部分射線是基于兩種不同的機制產(chǎn)生的。連續(xù)光譜和特征光譜一連續(xù)光譜連續(xù)光譜又稱為“白色”X射線，包含了從短波限λm開始的全部波長，其強度隨波長變化連續(xù)地改變。從短波限開始隨著波長的增加強度迅速達到一個極大值，之后逐漸減弱，趨

2、向于零（圖4—1）。連續(xù)光譜的短波限λm只決定于X射線管的工作高壓。目前還沒有一個簡單的理論能夠?qū)B續(xù)光譜變化的現(xiàn)象給予全面的清楚的解釋，但應(yīng)用量子理論可以簡單說明為什么連續(xù)光譜具有一個短波極限。該理論認為，當(dāng)能量為eV的電子和物質(zhì)相碰撞產(chǎn)生光量子時，光量子的能量至多等于電子的能量，因此輻射必定有一個頻率上限νm，此上限值應(yīng)由下面的關(guān)系式?jīng)Q定：（4.1）KhcEeVh?????最大最小式中h為普朗克常數(shù)，C為光速。代入常數(shù)值后，便得到（

3、4.2）1.241()hcnmeVVKV???最小如果一個電子射入物質(zhì)后在發(fā)生有效碰撞（產(chǎn)生光量子）之前速度有所降低，則碰撞產(chǎn)生光量子的能量就會減小。由于多種因素使得發(fā)生有效碰撞的電子速度可以從零到初速連續(xù)的取值，因而出現(xiàn)了連續(xù)光譜，其波長自λm開始向長波長方向伸展。但是，量子論的這個解釋并不能給出能量從電子傳遞到光子的機制。二特征光譜在連續(xù)光譜上會有幾條強度很高的線光譜（圖4—1），但是它只占X射線管輻射總能量的很小一部分。特征光譜的

4、波長和X射線管的工作條件無關(guān)，只取決于對陰極組成元素的種類，是對陰極元素的特征譜線。陰極射線的電子流轟擊到靶面，如果能量足夠高，靶內(nèi)一些原子的內(nèi)層電子會被轟圖4—1X射線管產(chǎn)生的X射線的波長譜1.了解晶體結(jié)構(gòu)的一般知識；2.加深對X光衍射的認識，學(xué)習(xí)一種測量X光強角分布的方法；實驗原理實驗原理1、布拉格（Bragg）公式光波經(jīng)過狹縫將產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，為此，狹縫的大小必須與光波的波長同數(shù)量級或更小。對X射線，由于它的波長在0.2nm的數(shù)量級

5、，要造出相應(yīng)大小的狹縫以觀察X射線的衍射，就相當(dāng)困難。馮.勞厄首先建議用晶體這個天然的光柵來研究X射線的衍射，因為晶格正好與X射線的波長同數(shù)量級。圖4—1顯示的是NaCl晶體中氯離子與鈉離子的排列結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在討論X射線打在這樣晶格上所產(chǎn)生的結(jié)果。由圖4—2a可知，當(dāng)入射X射線與晶面相交角時，假定?晶面就是鏡面（即布拉格面，入射角與出射角相等），那末容易看出，圖中兩條射線1和2的光程差是，即。ACDC?2sind?當(dāng)它為波長的整數(shù)倍時（假定

6、入射光為單色的，只有一種波長），（4.1）2sin12dnn?????在方向射出的X射線即得到衍射加強，式4.1就是X射線在晶體中的衍射公式，稱之為?布拉格公式。在上述假定下d是晶格之間距離，也是相鄰兩布拉格面之間的距離。是入?射X射線的波長，是入射角（注意此入射角是入射X射線與布拉格面之間的夾角）和反?射角。n是一個整數(shù)，為衍射級次。根據(jù)布拉格公式，即可以利用已知的晶體（d已知）通過測角來研究未知X射線的?波長，也可以利用已知X射線（