[科普中國]-動力學(xué)衍射區(qū)

動力學(xué)衍射區(qū)是指滿足布拉格(Bragg)定律的晶體部分參與衍射，衍射角θ寬約10-5弧度，稱為動力學(xué)衍射區(qū)。

簡介動力學(xué)衍射區(qū)是指滿足布拉格(Bragg)定律的晶體部分參與衍射，衍射角θ寬約10-5弧度，稱為動力學(xué)衍射區(qū)1。

形成原理X射線形貌術(shù)X-ray topography根據(jù)X射線在晶體中衍射襯度變化和消像規(guī)律，檢查晶體材料及器件表面和內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)缺陷的一種方法。它屬于非破壞性檢驗(yàn)，具有樣品制備方便、實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好，能決定缺陷的性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于晶體材料和外延薄膜材料結(jié)完美性的研究。主要設(shè)備為X射線形貌相機(jī)，它包括:X射線源、準(zhǔn)直光欄系統(tǒng)、可調(diào)節(jié)的樣品臺和探測記錄系統(tǒng)四部分。根據(jù)不同的X射線源、樣品放置和實(shí)驗(yàn)安排，X射線形貌術(shù)可分為:反射形貌術(shù)、透射形貌術(shù)、雙晶形貌術(shù)、異常透射形貌術(shù)和同步輻射源X射線形貌術(shù)。當(dāng)X射線入射到完美晶體內(nèi)，其入射波與衍射波相互作用，產(chǎn)生初級消光。只有滿足布拉格(Bragg)定律的晶體部分參與衍射，衍射角寬約弧度，稱為動力學(xué)衍射區(qū)。如果晶體存在缺陷，規(guī)則的晶體點(diǎn)陣排列受到破壞，在缺陷周圍區(qū)域的點(diǎn)陣面間距或取向會發(fā)生變化，使得動力學(xué)衍射條件被破壞而出現(xiàn)了運(yùn)動學(xué)衍射區(qū)并產(chǎn)生缺陷衍襯X射線形貌圖中衍射襯度主要反映晶體內(nèi)的取向襯度和消光襯度。取向襯度是由于晶體內(nèi)存在點(diǎn)陣取向差，以致某些區(qū)域不滿足布拉格條件而出現(xiàn)襯度的變化，可由X射線衍射運(yùn)動學(xué)理論導(dǎo)出。消光襯度是由于點(diǎn)陣排列畸變引起的衍射襯度的改變，可由X射線衍射動力學(xué)理論導(dǎo)出。X射線形貌術(shù)檢驗(yàn)的樣品為塊狀晶體或外延薄膜晶體材料，表面無加工損傷。其厚度受樣品對X射線吸收限制，一般為幾百微米至幾毫米2。

相關(guān)概念（1）動力學(xué)衍射理論，X射線分析的新發(fā)展，金屬X射線分析由于設(shè)備和技術(shù)的普及已逐步變成金屬研究和有機(jī)材料，納米材料測試的常規(guī)方法。早期多用照相法，這種方法費(fèi)時(shí)較長，強(qiáng)度測量的精確度低醫(yī)`學(xué)教育網(wǎng)搜集整理。50年代初問世的計(jì)數(shù)器衍射儀法具有快速、強(qiáng)度測量準(zhǔn)確，并可配備計(jì)算機(jī)控制等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。但使用單色器的照相法在微量樣品和探索未知新相的分析中仍有自己的特色。從70年代以來，隨著高強(qiáng)度X射線源（包括超高強(qiáng)度的旋轉(zhuǎn)陽極X射線發(fā)生器、電子同步加速輻射，高壓脈沖X射線源）和高靈敏度探測器的出現(xiàn)以及電子計(jì)算機(jī)分析的應(yīng)用，使金屬X射線學(xué)獲得新的推動力。這些新技術(shù)的結(jié)合，不僅大大加快分析速度，提高精度，而且可以進(jìn)行瞬時(shí)的動態(tài)觀察以及對更為微弱或精細(xì)效應(yīng)的研究。

（2）運(yùn)動學(xué)理論，按照運(yùn)動學(xué)理論，衍射強(qiáng)度的計(jì)算極為簡便，可將透過晶體的入射束強(qiáng)度視為不變，單純地疊加各體元中物質(zhì)對衍射的貢獻(xiàn)。由于在通常實(shí)驗(yàn)條件下小晶體的X 射線衍射強(qiáng)度甚小，運(yùn)動學(xué)理論不失為一種良好的近似。在晶體結(jié)構(gòu)分析中應(yīng)用的衍射理論多半局限于運(yùn)動學(xué)理論的范疇。

（3）衍射diffraction是指波遇到障礙物時(shí)偏離原來直線傳播的物理現(xiàn)象。在經(jīng)典物理學(xué)中，波在穿過狹縫、小孔或圓盤之類的障礙物后會發(fā)生不同程度的彎散傳播。假設(shè)將一個障礙物置放在光源和觀察屏之間，則會有光亮區(qū)域與陰晦區(qū)域出現(xiàn)于觀察屏，而且這些區(qū)域的邊界并不銳利，是一種明暗相間的復(fù)雜圖樣。這現(xiàn)象稱為衍射，當(dāng)波在其傳播路徑上遇到障礙物時(shí)，都有可能發(fā)生這種現(xiàn)象3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

楊明 - 副教授 - 西南大學(xué)