关于晶体衍射的劳厄方程和布拉格反射公式的关系──兼与张若森老师商榷

本文对大学普通物理课程中不介绍劳厄方程的情况下如何阐明布拉格反射所包含的晶体衍射图象作了讨论．强调所有原子都参与衍射过程，从而避免低年级学生中极易产生的将布拉格反射混同于入射束在晶体表面作几何光学式的反射的错觉．而在介绍戴维森－盖末电子衍射实验时，又应注意阐明低能电子衍射与Ｘ射线衍射的异同，以便对二维与三维衍射加以区别，而不致引起概念上的混乱．     

晶体X射线衍射模型和布拉格方程的一般推导

在多光束晶面反射模型的基础上采用单光束晶面反射模型推导了晶体X射线衍射的布拉格方程,并给出更具普遍意义下布拉格方程的推导过程.     

大尺寸LnBa_2Cu_3O_(7-δ)单晶的生长及其超导电性

本文报道大尺寸LnBa_2Cu_3O_(7-δ)(Ln=Y,Eu,Gd,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)单晶生长及其超导电性,并讨论了(001)自然晶面的X射线多级衍射、劳厄相、旋进相等单晶鉴定法。     

大尺寸LnBa2Cu3O7-δ单晶的生长及其超导电性

本文报道大尺寸LnBa₂Cu₃O_7-δ(Ln=Y,Eu,Gd,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)单晶生长及其超导电性,并讨论了(001)自然晶面的X射线多级衍射、劳厄相、旋进相等单晶鉴定法。 关键词：     

六方单晶氮化铝薄膜的合成与紫光发光机理

利用无水三氯化铝与叠氮化钠在无溶剂的条件下直接反应,成功地合成出六方单晶氮化铝(h-AlN)薄膜.反应温度为450℃,有效反应时间为20 h.高分辨率透射电镜发现为薄膜形态;电子衍射和X射线衍射结果都表明,氮化铝薄膜为六方结构.光致发光实验显示,在可见光范围内有一较强的辐射峰,中心位于413 nm处,半高宽约为5 nm.同时,本文对六方单晶氮化铝薄膜的生长机理和光致发光机理也进行了讨论.     

折射和半波损失情况下布拉格方程的推导

为简化布拉格方程的推导过程同时又能深刻反映晶体X射线衍射的物理本质,本文在考虑折射和半波损失的情况下,在单光束反射模型的基础上根据折射定律和相干条件给出布拉格方程的推导过程,得到更具有普遍意义的布拉格方程.     

NaCl单晶非切割面晶面的X射线衍射

现有的德国莱宝X射线实验仪用默认的COUPLED模式仅能观察到NaCl单晶的(100)面衍射.同时按下TARGET,COUPLED和β-LIMIT键,可重新设置TARGET与SENSOR的测角零点,使用COUPLED模式扫描,可以观察到其他晶面的X射线衍射峰.实验观测到单晶中非切割面晶面的X射线的布拉格衍射现象,且通过增大Δt,能较显著地提高衍射谱线的分辨率,但在一定的Δt仅能观察到某些晶面的1级衍射,这表明在一定的晶面序数下高的衍射级数对衍射光强的削弱作用很强.     

二维平面光栅角色散公式的完整解析形式及分析

在矢量衍射理论基础上给出了任意入射状态下二维平面光栅的光栅方 程，推导出二维平面光栅角色散公式的完整解析形式，确立了二维平面光栅衍射极角 角色散（第一类角色散）和衍射方位角角色散（第二类角色散）的概念. 通过二维平面光栅 衍射极角和衍射方位角角色散的理论分析和数值计算，阐明了当入射波矢偏离光栅法线时， 衍射光斑阵列发生畸变的机理，并明确指出了引起衍射方位角角色散的突变、导致衍射光斑 阵列剧烈变化的条件，因而具有理论上的意义. 在实际应用方面，以晶体和量子点 的x射线衍射、低能电子衍射和反射式高能电子衍射为 关键词： 二维平面光栅 衍射极角角色散 衍射方位角角色散 晶体电子衍射     

晶面偏角对利用Voigt函数法计算硅单晶本征晶格应变的影响

研究并制备了不同晶面偏角的Si(111)单晶,经过研磨和抛光使表面粗糙度低至3.4?达到超光滑水平,消除了表面和亚表面损伤层以及其所产生的应力变化.利用高精度X射线衍射仪分别测定了在不同晶面偏角条件下衍射曲线的半高全宽和积分宽度.应用Voigt函数法分析计算了微观应变,通过理论计算和实验对比可知,Si(111)单晶在晶面偏角达到0.749o时,偏角本身所带来的衍射峰半高全宽变化使计算出的应变值误差大于5%.研究结果为其他晶体类似研究提供了重要参考.     

纪念劳厄发现晶体X射线衍射90周年编者的话

20 0 2年和 2 0 0 3年分别是劳厄 (vonLaueMax)发现X射线晶体衍射和布拉格 (BaggWL)建立布拉格方程90周年 .劳厄和布拉格的发现是 2 0世纪物理学意义深远的大事 .1895年伦琴发现X射线后 ,关于X射线的本质是不清楚的 ,一种观点认为是穿透性很强的中性微粒 (粒子学说 ) ,另一种观点认为是波长较短的电磁波 (波动学说 ) .应该说 ,劳厄的发现 ,除了他本人具备坚实的物理基础 ,敏锐的洞察能力以及当时劳厄所在的慕尼黑大学高水平的学术研究环境等因素外 ,还直接得益于与埃瓦尔德 (EwaldPP)的一次谈话 .通过与埃瓦尔德的讨论 ,劳厄酝酿出一个…     

电子衍射仪中X射线的分布与防护

电子衍射是大学物理实验中证明电子具有波粒二象性的重要实验。电子衍射仪在工作时,电子枪阴极发射出的电子,在40KV高压加速阳极作用下,将以1.2×10~5km/s的速度打在衍射膜和金属膜架上,产生x射线,并从荧光屏和观察窗口处辐射出来。如不了解该仪器x射线的分布,不注意防护,必将对实验教师的身体健康带来影响。     

《对玻恩及其学派的系列研究》连载(15)——玻恩与德布罗意物质波的实验验证

理论物理学家与实验物理学家的工作不是完全同步、密切对接的.20世纪20年代在德布罗意提出物质波假设之前,戴维孙等人已经做了慢速电子的衍射实验.弗兰克是最早认识到戴维孙实验意义的人之一.他的弟子艾尔萨色也独立认识到了这一点,并尝试做进一步的实验验证.但是未能如愿.寻求弗兰克的帮助,也未如愿.艾尔萨色发表了一篇理论分析小文章,明确提出让电子通过晶体可以观察衍射图案,从而验证德布罗意的物质波假设.该文发表两年左右后,玻恩在牛津的一次学术会议上重提艾尔萨色的文章,才真正引起戴维孙和汤姆逊的注意,很快他们得到了很好的实验结果,获得了1937年诺贝尔物理奖.弗兰克的忽视使艾尔萨色的一个很重要的想法丧失了先机.     

物质波理论的创立(Ⅰ)

路易·德市罗意(Louis de Broglie)是物质波理论的创立者.他提出了电子和原子中的其它粒子具有波动性的假说,创造性地构思了物质波的概念,为波动力学的创立奠定了基础,从而成为现代量子力学新时代的开创者之一. 一、物质波思想的起源 德布罗意在谈到关于波粒二象性思想的起源时,这样写道:“在我年轻时代,也就是在1911—1919年间,我满腔热情地钻研了那个时期理论物理的一切最新成果.我了解庞加莱、洛仑兹、朗之万……的著作,也了解玻耳兹曼和吉布斯关于统计力学方面的著作.但是,特别引起我注意的是普朗克、爱因斯坦、玻尔论述量子的著作.我…     

光电子衍射

六十年代末,由于超高真空条件的获得,使低能电子衍射仪(LEED)逐渐发展成为实用的表面结构分析手段[1].在理论上,几种LEED的动力学理论也相继出现[2-4].利用LEED实验与理论计算的比较,可以决定长程有序表面结构,但对无序表面结构测定,LEED则无能为力. 七十年代中期开始,人们着手寻找一种新的表面结构分析方法,这种方法以LEED为基础,又弥补了它的不足.LEED的入射电子源是非相干源,如果用单色光激发表面层内原子,使之发射光电子,则这种光电子是相干电子源.光电子在固体中的衍射过程与LEED一样,分析光电子的衍射谱而获得表面原子结…     

化学蒸汽输运法生长完整硫化锌单晶

用化学蒸汽输运法(VT),以碘为输运剂,在封闭的生长安瓶内,生长温度900℃,蒸发源与生长中的晶体间温差(△T)为5—6℃,在园锥形安瓶顶端以取向的单晶作子晶,可以生长成完整的ZnS单晶.在大管径的安瓶中对流控制的质量输运可以快速长成具有大晶面,中间有空隙的梨晶.用控制对流并适当降低△T值在低蒸气过饱和下可以生出1厘米3以上量级无孪生的单晶.ZnS单晶为立方结构,位错密度104·cm-2n型导电,电阻率8×1012Ω·cm.晶体具有蓝色CRL、PL及EL,用掺有锰的多晶在同样条件下可以生长出ZnS:Mn2+单晶.     

多层膜劳厄透镜对8keV X射线的聚焦性能模拟研究

基于多层膜技术的劳厄(Laue)透镜能实现硬X射线纳米级聚焦,在X射线微纳分析领域具有重要的应用前景.基于衍射动力学理论,分析了X射线在多层膜劳厄透镜中的传播,计算了不同结构的多层膜劳厄透镜对8 keVX射线的聚焦性能.结果表明,最外层厚度为5 nm的倾斜多层膜劳厄透镜可获得5.7 nm的聚焦光斑和26%的平均衍射效率...     

单晶六方SiC和多晶化学气相沉积SiC的常温辐照肿胀差异性

SiC具有耐辐射、低感生放射性、耐高温等特点,在先进核能系统中具有重要的应用.用1.5 MeV的Si离子在常温下注入单晶六方SiC和多晶化学气相沉积SiC,注量分别为1×10~(14)—2×10~(16)cm~(-2)和1×10~(15)—2×10~(16)cm~(-2),利用X射线衍射(XRD)仪和白光干涉仪测量材料的晶格常数和辐照肿胀随着注量增大的变化规律.结果显示:在1.5 MeV Si离子常温辐照下,注量达到2×10~(15)cm~(-2)时,单晶六方SiC完全非晶化;注量在1×10~(15)—5×10~(15)cm~(-2),单晶六方SiC的辐照肿胀明显高于多晶化学气相沉积SiC的辐照肿胀;注量达到1×10~(16)cm~(-2)时,单晶六方SiC和多晶化学气相沉积SiC的辐照肿胀达到饱和并趋于一致,肿胀结果表明常温辐照环境下多晶化学气相沉积SiC的非晶化阈值剂量大于单晶六方SiC.通过分析单晶六方SiC和多晶化学气相沉积SiC常温辐照肿胀差异的原因,研究了晶界对SiC材料非晶化肿胀规律的影响,并对XRD辐照肿胀测量方法的适用范围进行了讨论.     

单晶变角EPR谱的解释Ⅱ.掺Cr3+乙酰丙酮铝单晶的EPR

对掺Cr³⁺乙酰丙酮铝单晶的(001),(100)和(110)晶面进行晶面旋转EPR扫描,得到共振磁场随旋转角度变化的实验图形,根据本征插方法编写的程序,对实验谱图进行投合,得到下述顺磁参数,D=0.5870±O.005cm^-1,E=-0.00490±0.0001cm^-1,g_x=g_y=1.965±0.001,g₂=1.984±0.001.     

半熔融烧结靶直流磁控溅射外延生长YBCO超导薄膜

直流磁控溅射使用半熔融大直径平面烧结靶,在(100)SrTiO_3衬底上原位生长 YBa_2Cu_3·O_(7-δ)超导薄膜,可以很方便地和重复地获得临界电流密度高(J_c=3.4×10~6A/cm~2在77KB=0时)、微波表面电阻 R_s 较低(在77K,50.9GHz 时,R_s≤37mΩ)和均匀区较大的超导薄膜.X 光衍射,X 光双晶衍射摇摆曲线测量和透射电子显微镜分析结果表明,所得的 YBCO 薄膜为高度 c 取向的单晶外延膜.     

X射线衍射的发现

简单介绍了埃瓦尔德(Ewald P P)、劳厄(von Laue M)和布拉格父子(Bragg W H及Bragg W L)在1912年发现X射线衍射方面的贡献．1911年埃瓦尔德在索末菲的指导下在慕尼黑大学从事博士论文研究，劳厄在与他的讨论中了解到晶格的平移周期与X射线的波长属于同一量级，因此想到在二维光栅的两个衍射方程组中再加一个类似的方程，就可以描述X射线在三维晶体中的衍射．在此假设的指导下，Friedrieh W和Knipping P在1912年4月开始用CuSO4后来用闪锌矿(立方ZnS)进行实验，很快就得到X射线衍射的证据．这不但证明了X射线的波动性，还确定了晶体的三维周期性．老布拉格在1912年夏得知这个消息，与他儿子小布拉格一道尝试用X射线的粒子性解释它，并由小布拉格在剑桥大学重复这个实验．根据衍射斑点的椭圆形状和从Pope与Below那里学到的晶格理论(由此得知ZnS具有面心立方晶格)，小布拉格将X射线在晶体中的衍射看作是X射线从一些晶格平面的反射，从而推导出著名的布拉格方程．布拉格父子开拓了X射线晶体结构分析这门新兴学科，从简单的无机化合物和矿物，逐渐发展到有机化合物和生物大分子．劳厄和布拉格父子分别强调慕尼黑和剑桥的优良科学环境对发现X射线衍射的重要性．鉴于埃瓦尔德在发现X射线衍射的作用及他后来在倒易格子及动力学衍射理论方面的贡献，不少晶体学家认为他也应获得诺贝尔物理奖．