上游充通大 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1920 1987 2006 材料组织结构的表征 SHANGH 赵冰冰 材料科学与工程学院 A2019年 G
1896 1920 1987 2006 材料组织结构的表征 赵冰冰 材料科学与工程学院 2019年
X射线的本质 E Wavelength,入 E,=E,sin2x(交-0 H Wavelen gth,入 SKeI SAEI-X 1jotAenm APMOIOI o!peI X-ray 0.01nm-10nm 10-12101110-1010-91e10-710610510410310210110° Wavelength,入(m) XRD 0.05nm-0.25nm 400 500 600 700 Wavelength(nanometers) ng
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering X射线的本质 sin2 ( ) , 0 v t x Ex t E X-ray 0.01nm-10nm XRD 0.05nm-0.25nm
图 X射线的产生 阴极射线管 3 1一高压变压器 2一灯丝变压器3一X射线管 4一阳极5一阴极6一电子7一X射线 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering X射线的产生 阴极射线管
图 连续X射线谱（韧致辐射） 92-U 50mA 78-Pt 4 40 3 , 2 30 42-M0 29-Cu 24-C 20 0 4SWL 0.05 0.1 0.15 ASWL 4m AsWL Am λ/nm eU=hymax=hc/Ao 2=1.24/U I连续谱=aiZU 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 连续X射线谱(韧致辐射) eU=hvmax =hc/λ0 0 1.24 U I连续谱= α i Z U2
图 连续X射线谱（韧致辐射） 连续谱分布曲线下所包围的面积，与连续X射线总强度成正比 I连续谱=aiZu 常数a值约1.1~1.4×109V1,Z靶材原子序数，i管电流A X射线管发射连续X射线的效率η =连续X射线总强度射线管功率 =azU2)/iU）=aZU 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 连续谱分布曲线下所包围的面积 ，与连续X射线总强度成正比 连续X射线谱(韧致辐射) I连续谱= α i Z U2 常数α值约1.1～1.4×10-9 V-1 ，Z靶材原子序数，i 管电流A X射线管发射连续X射线的效率η iZU iU ZU X X 2 连续 射线总强度 射线管功率
漫 图 特征X射线谱（特征辐射） First observed by Barkla Sadler in1909 7 特征时 6 5 351 Mo 25 连续钢针 15 40 5 0.2 0.3 短放叙 nm 工程学院 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 特征X射线谱(特征辐射) Mo First observed by Barkla & Sadler in 1909
图 特征X射线谱（特征辐射） 级 Dsn iu 1/2 n 1 LB1 3/21 2P32 -12LI'Pu 1212Sn L84 LB3 不同外层电子跃迁至同一内层所辐射出 的特征谱线，属于同一线系 K系、L系、M系 ka=(2ka1+xa2)/3 电子跃迁所跨越能级数目1,2,3.… Ka2 KB1 L层到K层：Ka 10- -I2K 'SIn M层到K层：KB I(AK)=5I(AKg) Kal KB2 (b) School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 不同外层电子跃迁至同一内层所辐射出 的特征谱线，属于同一线系 K系、L系、M系 电子跃迁所跨越能级数目1，2，3… L层到K层：Kα M层到K层：Kβ 特征X射线谱(特征辐射) K 2 K1 K 2 3
周 特征X射线谱（特征辐射） 表7-1常用靶材K系特征X射线波长及相关数据 临界激 工作 被强烈吸收 靶子元素 原子系数 Kal/nm K.2/nm K/nm Ka/nm λk/nm 发电压 电压 及散射的元素 2 (Ux)/kV /kV K。 Ka 24 0.22896 0.229 35 0.2209 48 0.20701 5.98 20-25 Ti、So、Ca V 26 0.19360 0.19399 0.19373 0.17565 0.17438 7.10 25-30 Cr、V、Tl Mn 22 0 0.17889 0.17928 0.17902 0.162 08 0.16881 7.71 30 Mn、Cr、V Fe 28 0.16578 0.16610 0.16591 0.15001 0.14880 8.20 30-35 Fe、Mn、Cr Co 29 0.15405 0.15443 0.15418 0.13922 0.13804 8.80 35-40 Co、Fe、Mn Ni 42 0.07093 0.07135 0.07107 0.06323 0.06198 20.0 50-55 Y、Sr、Ru Nb、Zr 638 Ag 47 0.05594 0.05 0.05609 0.04020 0.04835 26.5 55-60 Ru、Mo、NbPd、Rh 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 特征X射线谱(特征辐射)
周 特征X射线谱（特征辐射） 11 莫塞莱定律 10 特征解封 5 Mo 1 K2 25 连续福过 R 3 30 2 15 n:电子跃迁所跨越能级 5 数目1,2,3… 0.1 0.2 短放权 A/nm 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 特征X射线谱(特征辐射) Mo ( ) 1 2 K Z 𝐾2 = 𝑅( 1 𝑛2 2 − 1 𝑛1 2 ) 莫塞莱定律 n：电子跃迁所跨越能级 数目1，2，3…
特征X射线的强度 特征X射线的强度与管电压、管电流的关系 I特征=Ai亿-Ux ·A,n为常数，R=1.5(K系)，2(L系) X射线管工作电压选在(3-5)Uκ时为最佳，连续谱造成的衍射 背底最小 由于L系及係的特征谱线波长较长，容易被物质所吸收， 因此在晶体衍射分析中主要是应用系谱线。 轻元素靶材，即使利用系辐射，其波长也较长，容易被吸 收而无法利用；太重元素靶材所产生係谱线的波长太短， 且连续辐射所占比例太大，同样不能利用。常用的靶材为 Cr、Fe、Co、Cu、Mo及Ag等 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering R I 特征 A i U U K 特征X射线的强度与管电压、管电流的关系 • A, n为常数，R=1.5(K系), 2(L系) • X射线管工作电压选在(3-5)UK时为最佳，连续谱造成的衍射 背底最小 • 由于L系及M系的特征谱线波长较长，容易被物质所吸收， 因此在晶体衍射分析中主要是应用K系谱线。 • 轻元素靶材，即使利用K系辐射，其波长也较长，容易被吸 收而无法利用；太重元素靶材所产生K系谱线的波长太短， 且连续辐射所占比例太大，同样不能利用。常用的靶材为 Cr、Fe、Co、Cu、Mo及Ag等 特征X射线的强度