利用X光的衍射判断材料晶格结构的原理是什么?

如题所述

描述X射线衍射条件,还可以用布拉格方程:2dsinθ=nλ式中d为相邻两个晶面之间的距离;θ为入射线或反射线与晶面的交角;λ为X射线波长;n 为正整数。布拉格方程与劳厄方程虽然表达方式不同,但其实质是相同的。当 X射线的波长与入射线方向以及晶体方位确定以后,劳厄方程中的λ、、b、c、0、β0、γ0 都已确定,只有、β、γ是变量,它们必须满足劳厄方程,但是,、β、γ3个变量不是独立的,例如在直角坐标中应满足:cos2+cos2β+cos2γ=1这就是说,3个变量、β、γ应同时满足4个方程,这在一般条件下是不可能的,因而得不到衍射图。为了解决这个问题,必须再增加一个变数,有两种办法可供选择:①晶体不动(0、β0、γ0固定),改变波长λ,即采用白色X射线,这种方法称为劳厄法;②波长不变,即用单色X射线 ,让晶体绕某晶轴转动,即改变0、β0、γ0 。这样可在某些特定的晶体方位得到衍射图,这种方法叫做转动晶体法。以上两种方法都是对单晶体而言的。如果晶体是多晶,每个小单晶体在空间的取向是随机的,劳厄方程总可以得到满足,这就是粉末法的基础。利用X射线衍射原理制造的X射线衍射仪,是测定晶体结构的最主要仪器。根据衍射的方向可以测定晶 格参数或晶胞的大小和形状。根据衍射线强度分布能够测定原子在晶胞中的坐标,因此X射线衍射法也是测定分子空间构型的主要方法。

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第1个回答  2017-11-29

X射线晶体学是一门利用X射线来研究晶体中原子排列的学科。更准确地说,利用电子对X射线的散射作用,X射线晶体学可以获得晶体中电子密度的分布情况,再从中分析获得原子的位置信息,即晶体结构。(以下论述以高分子材料的X射线晶体学为主)由于所有的原子都含有电子,并且X射线的波长范围为0.001-10纳米(即0.01-100埃),其波长与成键原子之间的距离(1-2埃附近)可比,因此X射线可用于研究各类分子的结构。但是,到目前为止还不能用X射线对单个的分子成像,因为没有X射线透镜可以聚焦X射线,而且X射线对单个分子的衍射能力非常弱,无法被探测。

第2个回答  2017-11-29

德国物理学家 M.von劳厄于1912年发现上述现象,他设想,如能找到一种波长为 10-8纳米的电磁波, 让它通过晶体,必能发生衍射现象,能提供晶体内原子排布的信息。那时曾有些人为验证 X射线是电磁波而采用普通光栅作衍射实验而屡遭失败。由此劳厄想到,X射线是一种波长比可见光短得多的电磁波,它可能是晶体衍射的合适射线。通过实验,劳埃和助手们证实了他们的设想,他因此获得1914年的诺贝尔物理学奖。而晶体(一般为单晶)中含有数量巨大的方位相同的分子,X射线对这些分子的衍射叠加在一起就能够产生足以被探测的信号。

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