我的导师吴乾章先生

吴乾章先生是我从事科学研究的启蒙导师.他对我的科研和人生历程具有深刻的影响. 1 "发明一个新方法可能胜过解出10个新结构" 这是1956年我第一次和导师吴乾章先生见面时,他对我说的一句话.吴先生随后向我介绍了当时正在英国开展的一项晶体学方法研究--X射线衍射的光学模拟,问我是否有兴趣做这方面的工作?     

X射线衍射进展简介

100年前,劳厄等证明X射线对硫酸铜晶体具有衍射能力,揭开了X射线衍射分析晶体结构的序幕.100年的发展,X射线衍射已经成为自然科学乃至医学、考古、历史学等众多学科发展的必备技术.文章介绍了X射线衍射现象的发现历史,X射线运动学和动力学理论的发展概况,并举例说明了X射线衍射在粉末多晶体、单晶体和人工功能晶体以及人工薄膜材料中的具体应用情况,最后简要展望了X射线衍射技术的发展前景.     

X射线和中子衍射研究进展

本文概述了近年来X射线和中子衍射方面的研究进展。最重要的进展是在生命科学和材料科学方面。同步辐射的应用大大推动了X射线衍射研究的发展，并由此出现了一系列新的研究领域。中子衍射在工业应用和基础研究方面均获得重要进展。在单晶和多晶的结构分析、数据处理及 晶体对称性研究方面也有突破性成果。     

X射线衍射和倒易点阵

X射线衍射和倒易点阵概念抽象,是学习的难点,X射线衍射分析的理论基础是倒易点阵,倒易点阵构建的基础是X射线衍射,两者互为基础.然而,大部分教科书中X射线衍射和倒易点阵都是分开讲解,更是给学习理解带来了困难,本文系统介绍了X射线衍射原理,并基于X射线衍射引出倒易点阵,将X射线衍射和倒易点阵统一讲解,使学习理解更加容易.     

准单色近平行光束的X射线源

针对准单色近平行光束X射线背光成像诊断需求,提出了一种用球面弯晶进行X射线衍射选单从而获取准直光束的新方案.在神光Ⅱ装置上,设计了基于球面弯晶X射线衍射选单准直光束系统,完成了该系统的安装、调试和实验应用,获得了准单色(10~(-3)△λ/λ10~(-2))、小发散角(2 mrad)和大辐照匀斑(直径φ500 m)的X射线光源.同时基于衍射光学和球面镜成像理论,研究了不同布拉格角对球面弯晶X射线衍射光束发散角及其像散差的影响.结果表明,布拉格角会影响球面弯晶X射线衍射光束的发散角.用控制布拉格角范围的方法有望获得发散角优于1 mrad的近平行光束X射线光源.这种准单色、极小发散度和均匀角分布的X射线光源可应用于高分辨X射线成像诊断.     

"之"字形光栅衍射特性的数值模拟研究

新近提出的光学色散元件"之"字形光栅具有优越的衍射特征,在光谱测量和分析中具有重要的应用价值.本文基于卷积定理,采用一种新的数值计算方法对应用于X射线波段的"之"字形光栅的衍射模式进行了模拟计算,并将其衍射模式与传统光栅以及正弦光栅的衍射模式进行了比对研究,结果表明:"之"字形光栅可以将高级衍射抑制到低于一级衍射四个量级的水平,具有比传统光栅优越得多的衍射模式,与理论预期结果一致.在此基础上,又分析了实际应用过程中吸收体对X射线的吸收情况给"之"字形光栅衍射模式带来的影响,最终证实了"之"字形光栅具有较强 关键词： 之字形光栅 卷积定理 衍射模式 光谱测量     

基于光栅衍射的晶体X射线衍射缺级的理论基础和实验研究

以光栅衍射缺级理论为切入点对晶体X射线衍射缺级的现象、产生的根源进行了理论分析,得出：(1) 晶体X射线衍射缺级存在的可能性在于某些晶体材料晶胞的几何结构因子为零;(2) 在复式格子晶体或具有某种特殊缺陷的晶体的X射线衍射图样中存在缺级是这方面实验研究的方向。这些结论在材料物相、材料结构类型和不完整性分析等方面具有一定的参考价值。     

矿物中药钟乳石的X射线衍射Fourier指纹图谱

研究矿物中药钟乳石X射线衍射Fourier指纹图谱.对10批主产地的钟乳石药材X射线衍射Fourier图谱进行分析,建立钟乳石X射线衍射Fourier指纹图谱,并通过相似度计算,区分钟乳石、其他含钙矿物中药、同种化学试剂CaCO3.主成分相同的矿物中药利用X射线衍射Fourier指纹图谱无法完全区分,但钟乳石与同种化学试剂CaCO3的X射线衍射Fourier图谱区别显著.利用X射线衍射Fourier指纹图谱可以很好的区分含有不同化学成分的矿物药,而对于主成分相同的矿物中药,就不能简单地利用它们的X射线衍射Fourier指纹图谱加以区分,即X射线衍射Fourier指纹图谱仅具有相对的专属性.     

纪念劳厄发现晶体X射线衍射100周年

文章从劳厄发现晶体X射线衍射的前因后果谈起.劳厄的这个发现产生了两个新学科,即X射线晶体学和X射线光谱学.文章中还回顾了布拉格父子对开展这两个新学科研究所作出的卓越贡献,并略述了X射线晶体学所产生的深远影响.     

纪念劳厄发现X射线衍射100周年

100年前,德国人劳厄发现X射线通过晶体时可以发生衍射效应．随后,英国的布拉格父子等人发展出一系列实验和分析方法,利用X射线晶体衍射解析出具有原子分辨率的分子结构．在过去的100年中,X射线衍射分析对世界的科学发展乃至人们的生活都产生了至关重要的影响,并且在这100年间,X射线衍射实验方法和分析方法也有了长足进步．硬X射线自由电子激光的出现为X射线衍射分析进一步发展提供了更广阔的空间,可以预期,基于自由电子激光的X射线衍射分析会进一步在物理、化学、生物等学科中发挥更为重要的影响．     

纪念劳厄发现射线衍射周年

100年前,德国人劳厄发现X射线通过晶体时可以发生衍射效应.随后,英国的布拉格父子等人发展出一系列实验和分析方法,利用X射线晶体衍射解析出具有原子分辨率的分子结构.在过去的100年中,X射线衍射分析对世界的科学发展乃至人们的生活都产生了至关重要的影响,并且在这100年间,X射线衍射实验方法和分析方法也有了长足进步.硬X射线自由电子激光的出现为X射线衍射分析进一步发展提供了更广阔的空间,可以预期,基于自由电子激光的X射线衍射分析会进一步在物理、化学、生物等学科中发挥更为重要的影响.     

超快X射线衍射

本文简单介绍了X射线静态衍射的基本原理 ,详细论述了超快X射线衍射探测原子动态过程的理论基础。同时介绍了三种X射线脉冲光源的产生及其实验研究的进展状况 ,最后对实验结果进行了详细的理论分析     

X射线粉晶衍射在新功能材料探索中的一些应用

1912年发现的晶体X射线衍射现象标志着现代晶体学的诞生,对近代物理学乃至整个科学领域的发展都产生了极为深刻的影响。X射线粉晶衍射将结构分析拓展到多晶材料,成为物理学、化学和材料科学重要的研究手段。文章结合作者在硼酸盐及铁基超导体研究领域的典型工作,介绍了X射线粉晶衍射在新型功能材料探索中的一些应用。随着新方法和新技术的不断出现和完善,相信未来X射线粉晶衍射在新材料探索和其他应用领域将起到越来越重要的作用。     

Ba TiO3/SrTiO3超晶格Bragg衍射及其理论模拟

用X射线全外反射掠入射衍射和通常Bragg衍射,研究了Ba TiO³/SrTiO³(BTO/STO)超晶格的界面应变.X射线衍射动力学理论用于模拟Bragg衍射.发现与一般半导体外延膜或超晶格不同,BTO/STO超晶格的垂直和水平晶格常数的关系不完全遵守四方畸变的规律.这种偏离可能与钙钛矿型氧化物材料的结构复杂性有关.     

惯性约束聚变X射线晶体衍射研究及最新进展

介绍了惯性约束聚变研究中X射线线谱诊断与各物理量之间关系,并对X射线晶体谱仪诊断方式及诊断原理进行了简要说明。针对不同类型诊断,介绍了常用不同类型衍射晶体的作用与原理。此外,介绍了最近开展的一种新型变锥面弯晶X射线诊断方法研究,此方法拥有高集光效率的同时,保证了后端接收装置的精巧耦合,减小了像差。以变锥面弯晶衍射特性研究为出发点,开发了一个X射线任意面型晶体衍射追迹仿真软件X-Chase,并以国内某大型激光装置类H、类He线的变锥面晶体诊断为例进行了计算演示,数值模拟结果显示了变锥面晶体具有很好的聚焦效果。     

上海光源硬X射线相干衍射成像实验方法初探

相干X射线衍射成像方法是一种先进的成像技术,分辨率可达纳米量级.国际上大多数的同步辐射装置和自由电子激光装置都建立了该成像方法,并有将其作为主要成像技术的趋势.上海光源作为目前国内唯一的一台第三代同步辐射光源,尚未建立基于硬X射线的相干衍射成像实验平台.随着一批以波荡器为光源的光束线站投入使用,使得该方法的建立成为了可能.本文基于上海光源BL19U2生物小角散射线站,通过有效的光路设计,搭建了相干衍射实验平台,在12 keV和13.5 keV能量点均获得了硬X射线相干光束,并基于小孔衍射测量了入射光束的空间相干长度.该平台支持常规和扫描相干衍射实验模式,对小孔衍射图样及波带片扫描衍射图样实现了正确的相位重建,证明了该平台初步具备开展硬X射线相干衍射成像实验的能力.硬X射线相干衍射成像实验平台为国内首次建立,将为国内该实验方法的发展和应用提供有效的软硬件支持.     

软X射线多层膜光栅的衍射特性

用X射线运动学理论对软X射线多层膜光栅的衍射特性进行了研究。发现其衍射规律与多层膜的布拉格衍射和普通光栅衍射有本质的区别,可将衍射能量集中于某一衍射级上,同时它又保持了多层膜的高反射率和光栅的高分辨本领等优良特性。     

AlGaAs/GaAs波导薄膜X射线双晶衍射研究

本文应用X射线双晶衍射研究AlGaAs/GaAs波导结构薄膜。结合实验结果,应用X射线衍射动力学理论。计算衬底和多层膜的反射强度,得到样品的真实结构。分析影响薄膜双晶衍射摇摆曲线的若干因素。 关键词：     

Be薄膜应力的X射线掠入射侧倾法分析

由于铍薄膜极易被X射线穿透, 传统的几何模式下很难获得有效的X射线衍射应力分析结果. 本文采用掠入射侧倾法分析SiO₂基底上Be薄膜残余应力, 相比其他衍射几何方法, 提高了衍射的信噪比, 获得的薄膜应力拟合曲线线形较好. 对Be薄膜的不同晶面分析, 残余应力结果相同, 表明其力学性质各向同性; 利用不同掠入射角下X射线的穿透深度不同, 获得应力在深度方向上的分布; 由薄膜面内不同方向的残余应力相同, 确定薄膜处于等双轴应力状态. 关键词： Be薄膜 X射线衍射 应力     

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．