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X 光單晶繞射分析

X 光單晶繞射分析. 目錄. ˙ 引言 ˙ X 光的特性 ˙ X 光繞射原理 ˙ X 光對晶體之繞射 ˙儀器介紹. 引言. 自西元 1895 年 倫琴 (Wilhelm Conrad Rontgen) 發現 X 光 及 1912 年 勞厄 (Max von Laue) 首先示範了 X 光對單晶繞射 現象 (diffraction) 以及 布拉格 (William Henry & William Lawrence Bragg) 之繞射實驗後， X 光被廣泛應用在單晶 結構及材料分析上。. 1. X 光的特性. 1. 電子減速

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X 光單晶繞射分析

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Presentation Transcript

  1. X光單晶繞射分析

  2. 目錄 ˙引言 ˙ X光的特性 ˙ X光繞射原理 ˙ X光對晶體之繞射 ˙儀器介紹

  3. 引言 自西元1895年倫琴(Wilhelm Conrad Rontgen)發現X光 及1912年勞厄(Max von Laue)首先示範了X光對單晶繞射 現象(diffraction)以及布拉格(William Henry & William Lawrence Bragg)之繞射實驗後，X光被廣泛應用在單晶 結構及材料分析上。 1

  4. X光的特性 1.電子減速 電子由X光管的正負極電位差而由燈絲放出，射向陽極金 屬板，當電子打到金屬板時，其速度被減到零，使電子的 能量傳送給金屬表面原子，原子得到外來的能量而被激發 至高能量狀態，然後當被激發至高能階的電子回到原來低 能階時，其多餘的能量，由放射光子的方式放出，因此產 生X光。 2

  5. X光的特性 2.電子加速 當電子繞圓周做加速運動時，如果電子的速度非常接近 光速，就會放出光子。 不論是由X光管或由電子同步加速器產生X光，都會與物 質產生作用。 3

  6. X光繞射原理 1.X光對原子的散射 在X光對單一電子散射時，因電子在空間幾乎不佔有 體積，因此散射光之間不會因為電子的體積關係，而 造成相位差。 X光對單一原子散射時，由於原子在空間佔有一定的體 積，故散射光之間有路線差，即相位的產生。 4

  7. X光對晶體之繞射 晶體為原子在三度空間裡的週期性排列組合，最小單位 即為單位晶胞(unit cell)，由不同晶胞的組成稱晶格 (lattice)。 當我們看的方向改變時，晶格可由另一組原子面來表示， 為了區別這些方向或這些組的原子面，我們可用密勒指 數之(hkl)來命名原子面。 5

  8. X光對晶體之繞射 當X光對一組(hkl)面產生繞射，其意要條件就是如圖，第1與第 2光的光程差為波長λ的整數倍，也就是著名的布拉格定律 (Bragg，s law) 6

  9. 勞厄照相設備(Laue Camera) 因光源、樣品及相機之相關位置分反射式及穿透式勞 厄法。 主要利用入射光之多光特性，不同波長之X光打在晶體 後，因晶體樣品之幾何形狀，均需滿足布拉格繞射條件。 7

  10. X光位象儀(X-ray Topographic) 主要利用布拉格繞射，使晶體之晶格缺陷反應在繞射強度 之分布上，通常含缺陷者為不完美之單晶，繞射強度要比 由完美單晶的強。 反射式 穿透式 蘭式穿透式位象儀 柏格-貝瑞位像儀 雙晶位像儀 8

  11. 蘭氏(Lang)位象儀 實驗上，獲取蘭氏位像之步驟如下 : (1)放置晶體在角向器上 (2)將繞射之晶面方向調整到水平面 (3)用偵測器找到所要之晶面(hkl)的繞射強度 (4)將照片卡匣裝入X光底片後，放在如圖的位置，使繞射 光對其曝光 (5)沖洗照片 9

  12. 柏格-貝瑞(Berg-Barrett)位象儀 柏格-貝瑞反射式位象儀示意圖 10

  13. 雙晶繞射儀(Double-crystal Diffractometer) 此一繞射裝置可用來獲取晶體轉動曲線，即第二塊晶體 (樣品)之入射角(改變ω角)由小增大，但偵測器之2θ 角不變。 當θ= ω角時，因滿足布拉格繞射條件，繞射強度最強 ，此一強度I與ω的關係，即稱轉動曲線(rocking curve) 11

  14. 雙晶繞射儀(Double-crystal Diffractometer) 高解析雙晶繞射示意圖 12

  15. X光干涉儀(X-ray interometer) 鏡片 分析器 分光器 X光干涉儀示意圖 13

  16. Thanks for your attention

  17. X光能階發射 示意圖

  18. θv : 垂直擴散角 V :電子速率 c : 光速 E :電子能量 m :電子質量 產生同步幅射示意圖

  19. 電磁波與物質作用示意圖

  20. X光對原子散射示意圖

  21. 晶格與單位晶胞

  22. 二維晶面之命名

  23. X光對晶體繞射示意圖

  24. (a)穿透式 (b)反射式勞厄照相法裝置 勞厄繞射圖型 : (a)穿透式 (b)反射式

  25. 蘭式位象儀示意圖

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