晶体实验预习报告-电子衍射法

电子衍射法分析法分析晶体结构预习报告物理071冯才杰07180120摘要晶体中每个原子均对电子进行散射，使电子改变其方向和波长在散射过程中部分电子与原子有能量交换作用，电子的波长发生变化，此时称非弹性散射；若无能量交换作用，电子的波长不变，则称弹性散射在弹性散射过程中，由于晶体中原子排列的周期性，各原子所散射的电子波在叠加时互相干涉，散射波的总强度在空间的分布并不连续，除在某一定方向外，散射波的总强度为零关键词电子衍射、晶体、晶体结构引言年,戴维森和助手康斯曼在用电子束轰击馍靶的实验中偶1921C.H.Kunsman然发现了电子衍射的迹象这一迹象就是裸靶上发射的“二次电子”竟有少数具有与轰击锲靶的一次电子相同的能量，显然是在金属反射时发生了弹性碰撞，他们特别注意到“二次电子”的角度分布有两个极大值，不是平滑的曲线年月初，结果还和年所得差不多，可是月中曲线发生特殊变化，1925519215出现了好几处尖锐的峰值他们立即采取措施，将管子切开，看看里面发生了什么变化经公司一位显微镜专家的帮助，发现银靶在修复的过程中发生了变化，原来磨得极光的银表面，现在看来构成了一排大约十块明显的结晶面他们断定散射曲线的原因就在于原子重新排列成晶体阵列本次实验就是用了电子衍射的方法，来观察晶体的表面结构正文实验基本原理一德布罗意假说h h----------X=—=电子波的波长P mV电子在加速电压的作用下所获得的动能uJJ12eU=—mv2h

12.25=A4OyllmeU4U当很大时，电子的速度很大，由速度变化所引起的电子质量的变化将不能被忽略，由相对论U理论加Ek=rnc2-m c2=m c2/-100一，/C电子动能变为71由此经相对论修正后电子波的波长为产2=/—1+5/2y/lUm^e2moe12252^-^=-1-

0.489xlO_6t7A°将各常数代入后得J A衍射定律及多晶薄膜的电子衍射图样晶体光栅夕=2d sinhkl布拉格公式衍射规律简化的布拉格公式次242111=对立方晶系令222“272+/2M=h+k+1可得:sin2:sin2:sin2:・・・=M:M:M:•••23•2/I即同一张电子衍射图样中，电子波长、晶格常数相同，所以各衍射线SU1U之比等于各衍射线所对应的反射晶面指数平方和之比对多晶薄膜，其电子束的衍射图样是一个以电子束入射线为轴线，其张角为的衍射圆锥衍4°射圆锥与其入射轴线垂直的照相底片或荧光屏相遇时形成衍射圆环电子衍射圆环的密勒指数标定一指标化tan20=—由几何关系得dtan20q2sm0--一般情况下，很小，所以De=-^~sin2D对立方晶系有:Dy/h2+k2+l2D JMn即得:Bsin23:sin20:sin20^:=M:M:M:・・・]2]23二Zk2Mx利用上式可将各衍射环的晶面指数或〃定出，方法是测得某一衍射环半径〃和第一衍土M2L射环半径，可得出八,与算出的4相近的数理论上应相等，则可找出相应的晶面指数照此方法即可将各衍射环所对应的晶hkl,面指数定出来并由式可求得一组％值，将此值与由式求得的值比较,从而验证德布罗B A意公式的正确性实验步骤预测制样品1将配制的火棉胶溶液滴在清水杯中，在水面上形成一很薄的胶膜.用衍射仪所附的样品支架从杯的一侧伸进膜下挑起，让膜附在支架的圆孔上，干后用真空镀膜工艺在胶膜连同支架上镀厚约的银膜.10〜lOOnm装样品2将镀好银膜的样品支架装在衍射仪相应的位置上.抽真空3接衍射仪说明书，将仪器抽真空至可预热灯丝.

10.66X10-3Pa~

6.66X10-3Pal^,观察衍射环4灯丝预热后，加高压至调节样品支架，可观察到衍射环.110kv,逐渐加高电压至可见到清晰的衍射环.当高压改变时,观察衍射

22.5X103kv〜

4.0X103kv,环变化情况，说明原因.拍摄图像5按说明书关灯丝电源、放气、装底片重新抽真空至

110.66X10-3~

6.66X10-3Pa.调整衍射环至满意，关闭衍射管上方的快门，将底片盒旋至“照相”位置.2打开快门约关灯丝电源照相毕.33〜5s,按说明书降高压，放气，取底片冲洗.4。