第六章X射线衍射与荧光光谱 F射线是伦琴( Roentgen)在1895年研究阴极射线时发现的一种短波长的电磁 波,或称为高能光子。1912年劳埃(Laue)又发展了X射线的衍射理论,它开创了人类认 识物质微观结构的新纪元。近一个世纪来X射线让人类认识了大量物质微观世界的秘密 发展了许多新兴的相关学科如X射线衍射学,X射线光谱学,结晶化学,固体物理,结构 生物学等等。尽管近几十年来出现了许多微观结构测试的方法和仪器,但X射线衍射仍是 测定物质几何结构的最权威方法之一。据不完全统计,围绕X射线发现、发展和应用而进 行科研工作的科学家获诺贝尔奖的就有近卅人之多。因此,可以说X射线的发现和广泛应 用是廿世纪科学发展中最伟大成就之一。 本章主要介绍X射线衍射法和X射线荧光光谱以及它们在物质的结构测定和成分分 析中的应用。 561X射线的产生、性质及特点 6.1.1X射线的产生及性质 x射线是一种波长在1~10pm的电磁波,常用于结构测定的X射线波长约为 50~250pm。为了获得这种X射线,在真空度为10Pa的X射线管中(图6.1.1所示), 将阴极钨丝通以几十毫安电流i,加热发射出电子e,这种电子在高压电场V的加速下,冲 击阳极金属靶。这时从阳极上就能发射出X射线,其典型的射线波长分布如图6.1.2所 示,明显分成二种类型,一种为波长连续的X射线,另一种是波长特定的特征X射线(如 图中K和h峰所示)。 图6.1.1X光管示意图 图6.1.2Cu靶产生的x射线谱 1.连续X射线 这部分X射线波长是连续的,也称为白色X射线。它是由于高速电子在金属靶中受阻 急剧减速而发射的电磁波,由于电子受阻程序不同,发射电磁波长也不同,从而形成波长 连续变化的“白色射线”。根据经典理论看,质量为m的电子被电场加速后的最大能量为第六章 X 射线衍射与荧光光谱 X 射线是伦琴（Roentgen）在 1895 年研究阴极射线时发现的一种短波长的电磁 波，或称为高能光子。1912 年劳埃（Laue）又发展了 X 射线的衍射理论，它开创了人类认 识物质微观结构的新纪元。近一个世纪来 X 射线让人类认识了大量物质微观世界的秘密， 发展了许多新兴的相关学科如 X 射线衍射学，X 射线光谱学，结晶化学，固体物理，结构 生物学等等。尽管近几十年来出现了许多微观结构测试的方法和仪器，但 X 射线衍射仍是 测定物质几何结构的最权威方法之一。据不完全统计，围绕 X 射线发现、发展和应用而进 行科研工作的科学家获诺贝尔奖的就有近卅人之多。因此，可以说 X 射线的发现和广泛应 用是廿世纪科学发展中最伟大成就之一。 本章主要介绍 X 射线衍射法和 X 射线荧光光谱以及它们在物质的结构测定和成分分 析中的应用。 §6.1 X 射线的产生、性质及特点 6.1.1 X 射线的产生及性质 X 射线是一种波长在 1~104 pm 的电磁波，常用于结构测定的 X 射线波长约为 50~250 pm。为了获得这种 X 射线，在真空度为 10-4 Pa 的 X 射线管中（图 6.1.1 所示）， 将阴极钨丝通以几十毫安电流 i，加热发射出电子 e，这种电子在高压电场 V 的加速下，冲 击阳极金属靶。这时从阳极上就能发射出 X 射线，其典型的 X 射线波长分布如图 6.1.2 所 示，明显分成二种类型，一种为波长连续的 X 射线，另一种是波长特定的特征 X 射线（如 图中 K和 K 峰所示）。 图 6.1.1 X 光管示意图 图 6.1.2 Cu 靶产生的 X 射线谱 1. 连续 X 射线 这部分 X 射线波长是连续的，也称为白色 X 射线。它是由于高速电子在金属靶中受阻 急剧减速而发射的电磁波，由于电子受阻程序不同，发射电磁波长也不同，从而形成波长 连续变化的“白色射线”。根据经典理论看，质量为 m 的电子被电场加速后的最大能量为