第二章 X射线衍射：1912年劳厄发现了X射线晶体衍射现象，从此拉开了利用X射线进行晶体结构解析的序幕，至今已经过去一百多年。发展迅速的X射线衍射学对人类科学的发展，材料微观结构研究的推进，意义悠远，并产生了一系列响彻天地的成果。例如，对物理学、晶体学、化学和生物学等基础学科以及材料、医药、环境等多个应用学科均产生了重大影响。X射线衍射学必然将在接下来的一百年中，获得更加广泛的应用，更加璀璨的成绩，更加旺盛的生命力。2.1X射线物理基础:X射线是继电之后又一具有重要意义的光源，历史上与之相关的诺贝尔奖多达数十次。自1895年伦琴发现X射线以来，X射线在各行各业大放异彩，极大地推动了科学生产力的提升。X射线的应用改变着我们的生活，例如医院的X射线造影设备，车站的安检仪。X射线究竟具有怎样的性质，亟待我们去揭开它的神秘面纱，为我们尖端材料产业的研发添砖加瓦。[单选题]特征X射线的波长仅与靶材(Z)有关，而与X射线光管的加速电压(超过激发电压)无关（ ）选项:[对, 错]
2.2X射线衍射几何:X射线不仅具有粒子性，还具有波动性。当晶体物质被X射线照射时，将在特定方向产生衍射加强。为了解释衍射加强的方向，产生了一系列阐述衍射线空间分布特征的衍射几何方程，具体包括：劳厄方程，布拉格方程以及衍射矢量方程。劳厄方程从一维晶体，二维晶体以及三维晶体的角度推导了衍射加强的方向。布拉格方程则将晶体看成层叠的原子面进行了衍射方向的推导。衍射矢量方程则从倒空间的角度描述了衍射几何条件，其几何图解形式为厄瓦尔德球解。
2.3X射线衍射强度:满足衍射几何条件仅仅是发生衍射的必要条件，衍射发生还涉及到衍射的强度。首先描述电子的散射线强度，其次阐明原子的散射线强度，然后说明晶胞的衍射强度。本节重点内容是如何衡量单胞内原子排布以及原子种类对衍射强度的影响—结构因子F。不仅详细呈现了结构因子的计算推导过程，还增加了具体的实际晶体案例，帮助知识点的消化吸收。最后，由点阵消光拓展至结构消光，进一步掌握了消光规律，升华了对重难点知识的理解。
2.4X射线衍射方法:单晶体和多晶体均能够产生X射线衍射现象，衍射图案通常呈现为斑点和圆环。单晶体衍射通常劳厄法和转晶法，前者采用连续X射线，后者采用单色X射线。多晶体衍射通常采用德拜法和衍射仪法，二者均采用单色X射线作为光源，不用的是前者借助照片拍摄衍射图案，后者则采用探测器采集辐射信号。目前得到广泛应用的是衍射仪法采集多晶的衍射花样，重点介绍了衍射仪的组成以及聚焦原理。
2.5X射线衍射数据分析:不同的晶体具有不同的点阵类型、晶胞大小、原子坐标等，因此衍射仪法将在不同的衍射角度采集到不同衍射强度的衍射峰。根据衍射数据中的衍射峰位置和强度，可对多晶材料的物相组成和含量进行深入分析。具体的定性分析借助已经建立好的标准物质衍射数据，进行手动或自动软件对比，匹配分析即可获知材料物相组成。X射线的强度蕴含物质浓度信息，而传统的物相定量分析方法主要包括：直接法，内标曲线法，K值法以及任意内标法。每种定量方法皆有其相应的特征，适用于不同的应用场景。
2.1X射线物理基础:X射线是继电之后又一具有重要意义的光源，历史上与之相关的诺贝尔奖多达数十次。自1895年伦琴发现X射线以来，X射线在各行各业大放异彩，极大地推动了科学生产力的提升。X射线的应用改变着我们的生活，例如医院的X射线造影设备，车站的安检仪。X射线究竟具有怎样的性质，亟待我们去揭开它的神秘面纱，为我们尖端材料产业的研发添砖加瓦。
2.2X射线衍射几何:X射线不仅具有粒子性，还具有波动性。当晶体物质被X射线照射时，将在特定方向产生衍射加强。为了解释衍射加强的方向，产生了一系列阐述衍射线空间分布特征的衍射几何方程，具体包括：劳厄方程，布拉格方程以及衍射矢量方程。劳厄方程从一维晶体，二维晶体以及三维晶体的角度推导了衍射加强的方向。布拉格方程则将晶体看成层叠的原子面进行了衍射方向的推导。衍射矢量方程则从倒空间的角度描述了衍射几何条件，其几何图解形式为厄瓦尔德球解。
2.3X射线衍射强度:满足衍射几何条件仅仅是发生衍射的必要条件，衍射发生还涉及到衍射的强度。首先描述电子的散射线强度，其次阐明原子的散射线强度，然后说明晶胞的衍射强度。本节重点内容是如何衡量单胞内原子排布以及原子种类对衍射强度的影响—结构因子F。不仅详细呈现了结构因子的计算推导过程，还增加了具体的实际晶体案例，帮助知识点的消化吸收。最后，由点阵消光拓展至结构消光，进一步掌握了消光规律，升华了对重难点知识的理解。
2.4X射线衍射方法:单晶体和多晶体均能够产生X射线衍射现象，衍射图案通常呈现为斑点和圆环。单晶体衍射通常劳厄法和转晶法，前者采用连续X射线，后者采用单色X射线。多晶体衍射通常采用德拜法和衍射仪法，二者均采用单色X射线作为光源，不用的是前者借助照片拍摄衍射图案，后者则采用探测器采集辐射信号。目前得到广泛应用的是衍射仪法采集多晶的衍射花样，重点介绍了衍射仪的组成以及聚焦原理。
2.5X射线衍射数据分析:不同的晶体具有不同的点阵类型、晶胞大小、原子坐标等，因此衍射仪法将在不同的衍射角度采集到不同衍射强度的衍射峰。根据衍射数据中的衍射峰位置和强度，可对多晶材料的物相组成和含量进行深入分析。具体的定性分析借助已经建立好的标准物质衍射数据，进行手动或自动软件对比，匹配分析即可获知材料物相组成。X射线的强度蕴含物质浓度信息，而传统的物相定量分析方法主要包括：直接法，内标曲线法，K值法以及任意内标法。每种定量方法皆有其相应的特征，适用于不同的应用场景。
[单选题]入射X射线的波长选择应该（ ）。选项:[等于吸收限
, 接近吸收限
, 远离吸收限
, 与吸收限无关]
[单选题]反射球半径等于（ ）。选项:[1
, 波长
, 波长倒数
, 2]
[单选题]由布拉格方程变形而引入的干涉指数描述正确的是（ ）。选项:[干涉指数表示的晶面不存在原子
, 干涉指数和晶面指数含义相同, 干涉指数表示的晶面存在原子
, 干涉指数表示的晶面不一定存在原子
]
[单选题]只要结构因子不为零，那么衍射一定能够发生（ ） 选项:[错, 对]
[多选题]X射线多晶衍射仪主要组成部分包括（ ）。 选项:[阴极射线管
, 测角仪
, X射线强度测量处理系统
, X射线发生器
]
[多选题]无需加入内标物的X射线定量分析方法包括（ ）。 选项:[任意内标法
, 内标法
, K值法
, 直接法
]
[单选题]特征X射线的波长仅与靶材(Z)有关，而与X射线光管的加速电压(超过激发电压)无关（ ）选项:[错, 对]
[单选题]由布拉格方程变形而引入的干涉指数描述正确的是（ ）。选项:[干涉指数和晶面指数含义相同, 干涉指数表示的晶面存在原子
, 干涉指数表示的晶面不一定存在原子
, 干涉指数表示的晶面不存在原子
]
[单选题]只要结构因子不为零，那么衍射一定能够发生（ ） 选项:[错, 对]
[多选题]X射线多晶衍射仪主要组成部分包括（ ）。 选项:[测角仪
, 阴极射线管
, X射线发生器
, X射线强度测量处理系统
]
[多选题]无需加入内标物的X射线定量分析方法包括（ ）。 选项:[内标法
, 任意内标法
, K值法
, 直接法
]
[单选题]入射X射线的波长选择应该（ ）。选项:[远离吸收限
, 与吸收限无关, 等于吸收限
, 接近吸收限
]
[单选题]反射球半径等于（ ）。选项:[波长
, 2, 1
, 波长倒数
]
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