X 射线衍射 电子衍射 中子衍射 首先来谈谈X-射线、中子、和电子衍射的源-- X-ray,中子和电子的同和异
最为突出的相同点,搞晶体结构分析的人都非常清楚,即他们都具有波动性,满足基本的波动规律--布拉格公式(Bragg Law):2d*sinθ=nλ(n 是自然数)
前面已经明确本文的动机,所以这里着重分析它们的差异
i)表观上的差异,X-ray 是光子(电磁波)、不带电没有磁性,电子带负电,中子不带电、质量较大而且具有磁性,这些是显而易见的常识,不多说
ii)本质上的差异,参考图 1 所示:X 射线是电磁波,没有静止质量,均匀介质中速度不变,波动行为在时空上的dispersion 呈现简单的线性关系;而电子、中子是物质波,具有质量,均匀介质中运动速度可以变化,时空上的dispersion 呈现平方项
正是这样的本质差别导致波长(动量)与频率(能量)之间的关系在电磁波(这里是X-ray)和物质波(这里是电子、中子)之间的截然不同
当然,物质波在运动速度接近光速的时候其dispersion 会发生本质的转变,不过这样的情况在实际的结构分析中碰不到,所以不用 担 心 电子/中子在和光子的dispersion 完 全 一 致时的异常,反正迄 今 还 没有见过这样的实验
下 面进 入 正题 ,分别讨 论 X 射线衍射、中子衍射和电子衍射具有哪 些其他技 术 所不能匹 敌 的优 势 ,在最后 综 合 比 较时兼 谈相应 的不足
1、XRD 具有其他两 种 技 术 所不能比 拟 的地 方是它能最准 确的测 定 晶胞 参数
如 图 2所示,在精 确确定 晶胞 参数这点上,中子衍射最不可取 ,一 方面因 为中子衍射波长practically 相 对 较 长 , 另 一 方 面 中 子 衍 射 波 长 的 校 准 很 难 做 的 很 理 想 , 所 以 中 子衍 射 的 结