近代物理實驗實驗報告
實驗名稱：x射線衍射
所在學院：物理與電子學院
專業班級：物理昇華班1301
學生姓名：黃佳清
學生學號：0801130117
指導教師：黃迪輝
一、 目的要求
（1）掌握x射線衍射儀分析法（衍射儀法）的基本原理和方法。
（2）了解y-2000型ｘ射線衍射儀的結構、工作原理和使用方法。
二、 原理簡述
（1）x射線產生機理：x射線管的燈絲發射的電子在強磁場的作用下加速，以很高的速度打在金屬靶上，從而產生x射線。其中由於金屬給電子帶來的巨大的減速作用會使電子發出具有連續波譜的x射線；而若是高速電子將金屬原子的內層電子打出，則其他層的電子就會向內躍遷，從而產生具有特定波長的x射線。
故由此得到的x射線是具有特徵峰的連續波譜。其它層向k層躍遷產生的射線統稱為**系（其中l層來的稱為kα線，m層來的稱為kα線），向l層躍遷的稱為l線繫。
（2）晶體學基礎：晶體中的原子、分子或離子都是有規則呈週期性排布的，排布方式稱為晶格結構，在晶體學上常取與客觀晶體有同等對稱性的平行六面體作為構成晶體體積的最小單元，稱為晶胞。
（3）x射線衍射機理：由於x射線的波長很小，不可能拿一般的光柵做衍射實驗，但晶體中晶胞的線度卻跟x射線波長在同一數量級上，因此可以用晶體來做x射線的衍射實驗（如圖一）。當兩反射光同相時，產生干涉加強，此時滿足如下關係式：
qa'q'－pap'＝sa'＋a't＝nλ n＝0，±1，±2…… 即：2dsinθ=nλ
滿足此式則在該處能觀察到衍射極大，試驗中通過測量不同角度在相同時間內所接收到的x射線粒子數來進行判斷，得到極大衍射角也可由上式推得晶格係數d。
圖1.晶體衍射原理圖
三、 儀器
本實驗選用的裝置是y-2000型全自動x射線衍射儀。下面分別介紹實驗中用到的各部分的名稱與功能。其主要結構的示意圖如下：
圖型x射線衍射儀主要結構示意圖
（字母與代表含義同圖2）
圖射線光路圖
四、 資料**及資料處理
cu靶產生的x射線的波長λ = 1.54178
2dsinθ=nλ n＝0，±1，±2……
（1）si粉末試樣
圖粉末試樣x射線衍射圖譜
表粉末試樣資料處理
（2）si薄片試樣
圖薄片試樣x射線衍射圖譜
表薄片試樣資料處理
五、 分析和討論實驗結果
通過實驗發現si粉末試樣本和si薄片試樣前者峰值比後者多，衍射儀採採樣品不動，光管和探測器都與樣品成同一角度對稱運動，從而探測器接收不到非平行晶面的衍射。對於不平行於表面的晶面有衍射產生，只是不被探測器接受到，因而實驗中觀測不到。粉末狀的內部自由一點，可以出現多個峰，片狀的內部結構固定，只有乙個峰。
但是經過對比，出現第乙個峰的2θ相差極小。然後再使用軟體對圖譜進行物相分析，發現吻合si粉的pdf卡片非常好。
通過這個實驗，我有一點對很先進的儀器測量原理的感悟，那就是通過幾個平時很常見的物理現象把乙個很複雜或者很精細的物理量測量出來是先進，而這些物理知識說給我們聽的時候我們能懂，那為什麼很多人就是想不出這些方法來呢？我認為就是缺乏一種對簡單知識拓展運用的功能，明白了這一點，我希望自己能在未來的生活中多加注意。
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