从医学影像到晶体结构分析，X射线究竟怎样把不行见的微不雅寰宇带到咱们目下？

开篇：同种射线，两种“看见”式

去病院拍X光移时，X射线通过不同组织后的衰减相反变成影像：骨骼罗致较强，软组织罗致较弱。到了材料实验室，科学存眷的从“穿透了若干”转向“怎样被晶体散射”。由于晶体华夏子陈设具有章程，散射波会发生插手，变成可分析的衍射图样，由此反出物资的微不雅结构。

清爽X射线衍射（XRD），先要意志X射线的骨子、产生式，以及它与物资相互作用的历程。

图1 X射线过头他电磁辐射的频谱位置

X射线是什么？

X射线属于电磁辐射，位于紫外线与γ射线之间，波长约为0.01～10纳米，对应能量约0.125～125 keV。波长越短，能量越，二者慑服λ＝c/ν和E＝hν的关系。XRD中常用埃（Å）深入波长，1 Å＝0.1纳米，因为原子间距和晶格参数频繁就在这圭臬。

实验室常用的X射线波长约为1 Å，与晶体里面原子间距周边，因此省略“感受到”晶格的周期。不同向的晶面会对X射线产生不同进程的散射，终变成包含结构信息的衍射峰。

图2 X射线管与电子轰击靶材的职责深入

X射线参加物资后发生什么？

束开动强度为I₀的X射线参加物资后，会同期履历罗致、散射和透射。透射强度可类似深入为I＝I₀e^(-μd)咸阳缓粘结预应力钢绞线，其中d是穿透度，μ是衰减扫数。μ与材料的原子序数、密度、构成以及X射线波长关连：原子序数越、密度越大，衰减频繁越彰着。

按是否保持光子能量和相位关系，散射可分为关连散射和非关连散射。关连散射又称瑞利散射，入射光子与电子相互作用后，能量和波长基本不变，散射波之间保留踏实的相位关系，是晶体产生明晰衍射图样的物理基础。

非关连散射主要包括康普顿散射和荧光。康普顿散射会使光子失掉能量、波长变长；在成例实验室粉末XRD中，其影响经常较小。荧光则源于内层电子被击出、外层电子跃迁填补空位，并开释新的X射线光子。荧光会抬布景、裁汰信噪比，因此推行测试常通过聘任适靶材、滤波片或单器加以扼制。

图3 联络辐射与特征辐射深入

衍射峰怎样记载结构？

当X射线照耀晶体时，不同晶面产生的关连散射波会在特定向相互增强。恬逸布拉格定律nλ＝2dsinθ时，探伤器就会记载到衍射峰。其中d是晶面间距，θ是入射角，锚索λ是X射线波长。通过峰的位置、强度和宽度，不错分析晶体的物相、晶格参数、取向以及部分纰谬和应变信息。

实验室里的X射线从那里来？

常见的光源是密封X射线管。阴灯丝加热后辐射电子，电子在压电场中加快并轰击阳靶材。电子动能中约99振荡为热能，只须约1振荡为X射线，是以阳须进行散热；X射线则通过铍窗射出，铍窗既保管管内真空，又具有较好的透射才能。

把柄焦点形态，X射线管可分为线焦点和点焦点。线焦点频繁适辞别率物相分析、残余应力等测试；点焦点则适微区衍射、织构分析等需要小束斑的应用。

图4 质料罗致扫数随光子能量的变化

联络辐射与特征辐射

速电子撞击阳时，会产生联络辐射和特征辐射。联络辐射来自电子在靶原子核近邻降速产生的韧致辐射，包含联络变化的多种波长，其短波长λ₀由管电压U决定，可写稿λ₀＝hc/eU。管电流i越大，X射线强度越；管电压升，联络辐射强度频繁类似按U²加多，靶材原子序数Z越，辐射率也越。

但多量衍射实验需要类似单的X射线。联络谱中羼杂的波长会加多布景并干豫峰形，因此推行XRD频繁应用靶材产生的特征谱线，并配滤波或单器聘任主张波长。

图5 原子能跃迁与特征谱线

特征X射线为何“认得”元素？

特征辐射来自原子的电子壳层跃迁。能电子击出K层等内层电子后，原子处于引发态；L层或外层电子会跃迁填补空位，并以光子时局开释两层能之间的能量差。由于每种元素的电子结构不同，这个能量差具有特异，是以发出的X射线波长也各不相同，变成元素特征谱线，如Kα和Kβ线。

常用阳靶材包括铜（Cu）、钴（Co）和钼（Mo）。聘任适的靶材，既能取得匹配样品和探伤器的波长，也能减少样品荧光，提衍射数据质料。

图6 不同加快电压下钼靶X射线管的光谱

从“识破”到“看懂”

病院X光成像应用的是不同组织对X射线的罗致相反，材料实验室的XRD则应用关连散射和插手法例读取原子陈设。前者匡助咱们不雅察宏不雅里面结构，后者则把晶格参数、物相、纰谬和应力等微不雅信息呈现出来。掌执X射线的产渴望制过头与物资的相互作用，是清爽XRD测试效果、理聘任实验条目的基础。

内容整理自《XRD for the Analyst: Getting Acquainted with the Principles》。天津市瑞通预应力钢绞线有限公司相关词条:设备保温     塑料挤出机厂家     预应力钢绞线    玻璃丝棉    万能胶厂家

1.本网站以及本平台支持关于《新广告法》实施的“极限词“用语属“违词”的规定，并在网站的各个栏目、产品主图、详情页等描述中规避“违禁词”。
2.本店欢迎所有用户指出有“违禁词”“广告法”出现的地方，并积极配合修改。
3.凡用户访问本网页，均表示默认详情页的描述，不支持任何以极限化“违禁词”“广告法”为借口理由投诉违反《新广告法》，以此来变相勒索商家索要赔偿的违法恶意行为。