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1、1.10 晶体结构的实验确定与X和射线衍射,X射线衍射 劳厄提出晶体作为X光衍射光栅 衍射理论:当辐射波长与晶格中原子间距相比数量级相等或更小时，可发生显著衍射。 晶体中原子数量级为10-10m，辐射波长应小于10-10m。 X射线：由高压电加速后的电子高速撞击金属靶材后产生X射线。铝、镁、钨、钼,1885年伦琴发现了穿透性很强的射线称射线,X射线的衍射,K,晶体可看作三维立体光栅掌握晶体点阵结构根据劳厄斑点的分布可算出晶面间距,劳厄斑,德国物理学家劳厄M.von.Laue (1879-1960),1913年英国布喇格父子提出了一种解释射线衍射的方法，给出了定量结果，并于1915年荣获物理学诺
2、贝尔奖,掠射角,晶格常数,相邻两个晶面反射的两X射线干涉加强的条件,布喇格公式,布喇格父子(W.H.Bragg, W.L.Bragg),用途 测量射线的波长研究X射线谱，进而研究原子结构；研究晶体的结构，进一步研究材料性能.例如对大分子 DNA 晶体的成千张的X射线衍射照片的分析，显示出DNA分子的双螺旋结构.,DNA 晶体的X衍射照片,DNA 分子的双螺旋结构,布拉格公式,1.10.1 X射线衍射的基本原理,晶体对辐射的散射可看作是一系列晶面对辐射的散射。 单色辐射源，且和观测点距晶体的距离都大于晶体的线度，入射光和散射光都看作是平行光。散射前后波长不变。 散射辐射间相互加强的条件为：,n=
3、1,2,3称为衍射级数 布拉格定律,点P： Rl=l1a1+l2a2+l3a3，Rl是布喇菲点阵中由原胞基矢a1，a2，a3构成的矢量， S0和S是入射线和衍射线的单位矢量，经过O点和P点衍射后光程差为：,布拉格定律虽然简单,但物理模型太简单。在实际情况下，衍射条件不仅和面间距有关，还和晶面上原子的分布及种类有关。需要考虑更复杂的情况，如下图：,原子可向空间任何方向散射X光线，只有一些固定方向可形成衍射。,劳厄方程,衍射加强的条件为：Rl(S-S0)=u 劳厄方程 其中当u取1时，即1级衍射，正好对应晶面间距。,N=1，入射波矢为k0的情况,1.10.2 厄瓦尔反射球,由于Gh是倒易矢量，其两端必是两个倒易格点。,二维晶格点阵：a1 a2,倒易点阵：b 1b2,举例：晶格常数为d的简立方晶体， 其倒易空间为 的简立方结构 设入射波长为d(nm)，入射角度为30，反射角也为30,1.10.4 X射线衍射实验的基本方法,1 劳厄法 2 转动单晶法 3 粉末法（德拜法）,转动单晶法,1.10.5 电子衍射、中子衍射,X射线波长： 主要研究晶格结构 电子束波长：德布罗意波 电子束散射能力强，透射能力弱，主要研究薄膜结构 中子束德布罗意波长： 中子具有磁性，适于磁性晶体结构研究，以及晶体中氢碳的位置,电子衍射图,钨原子的照片,
