[科普中国]-X射线结晶学

简介

德拜研究的不是晶体，而是绕射图不明显的气体。他还利用电子绕射及测量偶极距得到结构讯息。偶-极距存在于正负电荷分布不均的分子中，也就是所谓的极性分子。1

产生和发展利用晶体的X射线衍射效应研究晶体的结构及其有关问题的学科。它的奠基人是德国物理学家M.T.F.von劳厄。1912年他以胆矾为试样﹐首次成功地完成了晶体对X射线衍射的实验﹐并推导出了晶体作为三维光栅的衍射方程﹐即劳厄方程。他的这一成就不仅解决了X射线本质是什么的问题﹐而且开创了X射线结晶学这一新领域。1913年﹐英国学者W.L.布喇格提出﹐晶体对X射线的衍射在形式上可视为晶体中原子面对X射线的反射﹐并用其父W.H.布喇格发明的电离室从实验上证实了这一观点的正确性﹐导出了X射线反射存在条件的方程﹐即著名的布喇格公式。1914年﹐布喇格父子率先测定出了NaCl﹑KCl﹑金刚石等晶体的结构。

原理和应用晶体X射线衍射的方向取决于晶体结构的对称性及其单位晶胞的大小﹔衍射的强度则与单位晶胞中质点的种类及其位置相关。衍射方向和强度这两方面的数据是X射线结晶学研究中的原始依据﹐获得这些数据的实验手段有3种基本方法﹐即劳厄法﹑旋转法和粉晶法。其他如回摆法﹑魏森堡法﹑旋进法等都是由旋转法演化出来的方法。对于衍射线的记录早期大多采用照相技术。由电离室发展而来的衍射仪技术受到重视。到80年代﹐粉晶X射线衍射仪的使用已相当普遍﹐用于结构分析的单晶四圆 X射线衍射仪也开始逐步取代照相方法。特别是计算机技术在晶体X射线衍射研究中的广泛应用﹐使得从衍射数据的自动收集和处理﹑运算﹐一直到结果的显示﹐已可全部由计算机来完成。实验技术的改进也促进了有关理论的深入发展﹐并不断地扩大它们的应用范围。与晶体结构分析一起﹐晶体物相的鉴定﹑晶粒度大小和结晶度的测定﹑晶格缺陷和多晶物质结构的研究等都是 X射线结晶学内容的组成部分。它们广泛地涉及到物质﹑化学﹑地质﹑生物﹑化工﹑冶金﹑建材﹑陶瓷﹑医药等学科领域的课题。2