TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA SƯ PHẠM
BỘ MÔN SƯ PHẠM VẬT LÍ

TÌM HIỂU CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY
NHIỄU XẠ TIA X D8-ADVANCE
Luận văn tốt nghiệp
Ngành: SƯ PHẠM VẬT LÍ
Chuyên ngành: SƯ PHẠM VẬT LÍ- CÔNG NGHỆ

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Ts. Nguyễn Trí Tuấn

Nguyễn Thị Diễm Thi
Mã số SV: 1110276
Lớp: TL1192A1

Cần Thơ, 2015

2015


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được quyển luận văn này, em xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn
Trí Tuấn đã hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức quý giá, theo dõi và giúp đỡ em
trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô thuộc bộ môn Vật Lý - Khoa Sư phạm Trường Đại học Cần Thơ, các Thầy, Cô đã truyền đạt kiến thức và và tận tình hướng
dẫn trong suốt thời gian em học tập tại trường giúp em tự tin hơn trong quá trình học

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu

Tên tiếng Anh

Tên tiếng Việt



Energy
Efecctive mass of
electron
Wavelength

Năng lượng
Khối lượng hiệu dụng của
điện tử
Bước sóng

f

Frequency

Tần số

c

Constant

Vận tốc ánh sáng

Bảng 1.3 : Một số bước sóng được dùng thông dụng

3
9

3
4
5
6
7
8

9

Bảng 1.4 Dạng tổng bình phương của một số chỉ số Miller cho hệ lập
phương
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của máy D8-Advance
Bảng 2.2 Kích thước trung bình của tinh thể ZnO tổng hợp bằng
phương pháp đồng kết tủa tỉ lệ mol ZnCl2/(NH4)2CO3 là 1/1
Bảng 2.3 Kích thước trung bình của tinh thể ZnO tổng hợp bằng
phương pháp đồng kết tủa tỉ lệ mol ZnCl2/(NH4)2CO3 là 1/2
Bảng 2.4 Kích thước trung bình của nano tinh thể ZnS được thủy
nhiệt ở 200 oC trong 4 h, 7 h và 4 h có chất hoạt động bề mặt
acrylamide
Bảng 2.5. Kích thước trung bình của hạt nano tinh thể ZnS được tổng
hợp bằng phương pháp hỗ trợ vi sóng

18
26
29

21
22

23
24
25
26
27
28

Tên hình vẽ và đồ thị
Trang
Hình 1.1 (a) Mạng không gian của vật rắn tinh thể lý tưởng, (b) Ô đơn
2
vị và hằng số mạng.
Hình 1.2 Mười bốn ô đơn vị mạng Bravais được nhóm theo hệ tinh thể
4
Hình 1.3 Các yếu tố đối xứng đối với mạng tinh thể
5
Hình 1.4 Chỉ sô Miller của một số mặt tinh thể lập phương quan trọng:
6
(a)(100), (b)(110), (c)(111)
Hình 1.5 (a) Mặt tinh thể lập phương có giao điểm phân số và ( b) mặt
qua gôc tọa độ các mặt có màu xám.
Hình 1.6 Hình ô cơ bản lập phương nhìn từ trên xuống cho thấy
khoảng cách giữa các mặt phẳng (110), d110
Hình 1.7 Khuyết tật điểm nút khuyết. (b)khuyết tật ngoài nút nguyên
tử xen kẽ. (c) nút khuyết đôi cation-anion( khuyết tật Schottky ) và nút
khuyết cation (khuyết tật Frenkel) trong mạng hai chiều tinh thể ion.
Hình 1.8 (a) Hình phối cảnh chỉ rõ vị trí xung quanh lệch biên, (b)

11

12
13
14
15
16
17
18
20
22
23
24
25
26
28
30

31
31
32
32
33
33


29
30
31
32

Hình 2.16 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu ZnO 1/1 ở 1000C
Hình 2.17 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu ZnO 1/1 ở 2000C
Hình 2.18 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu ZnO 1/1 ở 3000C
Hình 2.19 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu ZnO 1/1 ở 4000C
Hình 2.20 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu ZnO 1/1 ở 5000C
Hình 2.21 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu ZnO 1/1 ở 6000C
Hình 2.22 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu ZnO 1/1 ở 7000C
Hình 2.23 Giản đồ nhiễu xạ tia X ba đỉnhđặc trưng của mẫu ZnO 1:1
ở 2000C
Hình 2.24 Giản đồ nhiễu xạ tia X ba đỉnh đặc trưng của mẫu ZnO 1:1
ở 3000C
Hình 2.25 Giản đồ nhiễu xạ tia X ba đỉnh đặc trưng của mẫu ZnO 1:1
ở 4000C

34

Hình 2.26 Giản đồ nhiễu xạ tia X ba đỉnh đặc trưng của mẫu ZnO 1:1
ở 5000C
Hình 2.27 Giản đồ nhiễu xạ tia X ba đỉnh đặc trưng của mẫu ZnO 1:1
ở 6000C
Hình 2.28 Giản đồ nhiễu xạ tia X ba đỉnh đặc trưng của mẫu ZnO 1:1
ở 7000C
Hình 2.29 Giản đồ nhiễu xạ tia X của phổ ZnO 1/2 thay đổi theo nhiệt
độ.
Hình 2.30 Giản đồ nhiễu xạ tia X của hạt nano tinh thể ZnS được chế
tạo bằng các phương pháp hóa học

45

35

1.1 Cấu tạo ................................................................................................................ 2
1.1.1 Mạng không gian và ô cơ bản.......................................................................... 2
1.1.2 Hệ tinh thể và mạng Bravais............................................................................ 3
1.1.3 Sự đối xứng tinh thể ........................................................................................ 5
1.2 Chỉ số Miller của mặt tinh thể ........................................................................... 5
1.3 Mạng đảo ........................................................................................................... 9
1.4. Sai lệch mạng tinh thể ....................................................................................... 10
1.4.1 Khuyết tật điểm ............................................................................................... 10
1.4.2 Khuyết tật đường- lệch ................................................................................... 11
1.4.3 Khuyết tật mặt ................................................................................................ 12
2. Tổng quan về tia X .............................................................................................. 12
2.1 Sự tìm ra tia X.................................................................................................... 12
2.2 Các tính chất của tia X ........................................................................................ 13
2.3 Cách tạo ra tia X ................................................................................................ 14
3. Kỹ thuật nhiễu xạ tia X ........................................................................................ 18
3.1 Hiện tượng nhiễu xạ tia X ................................................................................. 18
3.2 Định luật Braagg ................................................................................................ 19
3.3 Cường độ nhiễu xạ ............................................................................................. 21
3.3.1 Nhiễu xạ bởi điện tử tự do .............................................................................. 21
3.3.2 Nhiễu xạ bởi ô nguyên tử ................................................................................ 21
3.3.3 Nhiễu xạ bởi mạng cơ bản ............................................................................... 21
3.4 Các phương pháp phân tích tinh thể bằng tia X ................................................. 22
3.4.1 Phương pháp chụp ảnh Laue ........................................................................... 22
GVHD: TS Nguyễn Trí Tuấn

i

SVTH: Nguyễn Thị Diễm Thi



1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể của chất
rắn do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ. Kỹ
thuật nhiễu xạ tia X được dùng để phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu…
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật người ta đã chế tạo ra những máy
nhiễu xạ tia X với độ phân giải cao xây dựng được thư viện đồ sộ về phổ nhiễu xạ của
các hợp chất cho nên chúng ta hiểu được cấu trúc của vật liệu và xâm nhập vào cấu trúc
tinh vi của mạng tinh thể đáp ứng yêu cầu trong các lĩnh vực nghiên cứu, trong công
nghiệp vật liệu, trong nghành vật lý, hóa học và các lĩnh vực khác. Máy nhiễu xạ tia X
D8- Advance là thiết bị nhiễu xạ tia X tiên tiến do hãng Bruker của Đức sản xuất. Nó
được kế thừa và bổ sung những tính năng ưu việt nhất, vượt qua các lần kiểm tra tiêu
chuẩn quốc tế nghiêm ngặt để trở thành thiết bị nhiễu xạ an toàn, thông minh,có tốc độ
xử lý nhanh và đáng tin cậy.
Là một sinh viên ngành Sư phạm Vật lý Công nghệ ngoài việc trang bị kiến thức
vật lý thì tôi cần phải nghiên cứu thêm những ứng dụng của vật lý trong thực tế đặc biệt
là trong kỹ thuật để phục vụ cho công tác giảng dạy sau này. Chính vì những lý do trên,
nên tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của máy nhiễu xạ tia X
D8-Advance” là luận văn tốt nghiệp của mình.

2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Tìm hiểu cấu tạo, tính năng, nguyên tắc hoạt động của máy nhiễu xạ tia X D8Advance và biết cách sử dụng máy để đo một số mẫu.

3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
Giới hiệu tổng quan về cấu trúc tinh thể, tia X và các phương pháp nhiễu xạ tia X.
Trình bày cấu tạo, tính năng, nguyên tắc hoạt động của máy nhiễu xạ tia X D8 – Advance.
Ứng dụng máy để đo một số mẫu.

4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Phương pháp thực nghiệm

và một số vật liệu gốm...

(a)

(b)

Hình 1.1. (a) Mạng không gian của vật rắn tinh thể lý tưởng; (b) Ô đơn vị và hằng
số mạng.
Ô đơn vị (ô cơ bản ) một là cách sắp xếp của các nút mạng ( nguyên tử, phân tử hay

⃗𝑛
ion) trong không gian ba chiều, mỗi nút mạng được xác định bởi một vectơ 𝑅
⃗⃗⃗𝑅𝑛 = 𝑛1 𝑎 + 𝑛2 𝑏⃗ + 𝑛3 𝑐

(1.1)

Trong đó 𝑎 , 𝑏⃗ , 𝑐 là ba vector không nằm trong một mặt phẳng gọi là vectơ cơ sở
và 𝑛1 , 𝑛2 , 𝑛3 là các số nguyên. Ba vectơ cơ sở tạo thành hình hộp, hình hộp này chứa các
nút mạng trên đỉnh được gọi là ô đơn vị ( ô cơ sở ) nếu ta tịnh tiến ô đơn vị này theo phép
tịnh tiến 𝑅⃗𝑛 nó thì nó sẽ chiếm đầy trong không gian và sẽ tạo nên tinh thể. Cách sắp xếp
các nút mạng trong không gian ba chiều như vậy gọi là mạng không gian( hình 1.1a).[3]
Mỗi điểm hay nút mạng trong mạng không gian đều có sự bao vây giống nhau.
Trong tinh thể lý tưởng tập hợp các nút mạng quanh bất kì một nút đã cho nào cũng
GVHD: TS Nguyễn Trí Tuấn

Trang 2

SVTH: Nguyễn Thị Diễm Thi



Bốn phương

a = b  c, α = β =  = 900

Bốn phương đơn giản
Bốn phương tâm khối
Trực thoi đơn giản

Trực thoi

a  b  c, α = β =  = 900

Trực thoi tâm khối
Trực thoi tâm mặt
Trực thoi tâm đáy

Ba phương

a = b = c, α = β =   900

Ba phương đơn giản

Sáu phương

a = b  c, α = β =900,  = 1200

Sáu phương đơn giản

Một nghiêng


GVHD: TS Nguyễn Trí Tuấn

Trang 4

SVTH: Nguyễn Thị Diễm Thi


Luận văn đại học Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy nhiễu xạ tia X D8 Advance

Trong hệ lập phương có ba kiểu ô đơn vị: lập phương đơn giản, lập phương tâm
khối, lập phương tâm mặt. Trong hệ trực thoi có cả bốn kiểu. Trong hệ bốn phương chỉ
có 2 kiểu: đơn giản và tâm khối. Ô đơn vị của bốn phương tâm mặt không được đưa ra
đây nhưng có thể được xây dựng từ bốn ô đơn vị bốn phương tâm khối. Hệ một nghiêng
có ô đơn vị đơn giản và tâm đáy các hệ ba phương hay thoi, sáu phương và ba nghiêng
chỉ có một kiểu ô đơn vị đơn giản.
1.1.3. Sự đối xứng tinh thể
Phép biến đổi không gian làm cho mạng tinh thể trùng lại với chính nó được xem
là yếu tố đối xứng. Như vậy mạng tinh thể bao giờ cũng có tính đối xứng tịnh tiến, vì khi
tịnh tiến mạng tinh thể đó đi một vector R tinh thể sẽ trùng lại với chính nó. Ngoài ra
mạng tinh thể còn có sự đối xứng với các phép biến đổi không gian khác.[8]
Một trong phép biến đổi điển hình đó là phép quay quanh một trục hay gọi là đối
xứng trục. Nguyên tử hay phân tử a quay quanh trục L một gốc α bất kì tới vị trí nguyên
tử a’ nào đó. Khí đó chúng được gọi là đối xứng nhau qua trục L. Trục quay bậc n ( kí
hiệu Cn) là trục mà khi quay tinh thể quanh nó một góc αn = 2π/n sẽ làm cho tinh thể trùng
lại với chính nó. Người ta thấy rằng không tồn tại trục quay bậc 5, chỉ tồn tại trực quay
bậc 1, 2, 3, 4 và 6 ứng với các phép quay các góc 2π, π, 2π/3, π/2 và π/3.

Hình 1.3. Các yếu tố đối xứng đối với mạng tinh thể [8]
Mặt phẳng đối xứng: là phép phản xạ gương qua một mặt phẳng nào đó, thí dụ như
qua mặt phẳng xOy là phép biến đổi điểm M (x,y,z) thành điểm M’ (x,y,-z). Mặt phản xạ

này chính là chỉ số Miller, kí hiệu là h, k, l. Một bộ chỉ số (hkl) biểu diễn không
phải chỉ một mặt phẳng mà là biểu diễn một họ các mặt phẳng song song nhau.[1]
Ví dụ trong hình 1.4 giới thiệu ba mặt phẳng quan trọng nhất của cấu hình tinh thể
lập phương và hình 1.5 mô tả mặt tinh thể lập phương có tọa độ giao điểm phân số và đi
qua góc tọa độ. Tiến hành xác định chỉ số Miller theo các bước như trên đối với mặt tinh
thể ở hình 1.4b và 1.5a.

Hình 1.4. Chỉ sô Miller của một số mặt tinh thể lập phương quan trọng:
(a)(100), (b)(110), (c)(111)[4]

GVHD: TS Nguyễn Trí Tuấn

Trang 6

SVTH: Nguyễn Thị Diễm Thi


Luận văn đại học Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy nhiễu xạ tia X D8 Advance

Hình 1.5. (a) Mặt tinh thể lập phương có giao điểm phân số và ( b) mặt qua gốc
tọa độ các mặt có màu xám.[4]
Mặt tinh thể ở hình 1.4b được xác định như sau:
x

y

z

Tọa độ điểm cắt


Tọa độ điểm cắt

1/3

2/3

1

Lấy nghịch đảo

3

3/2

1

Triệt tiêu phân số

6

3

2

Vậy chỉ số Miller của mặt này là (632)
Thực hiện tương tự ta nhận đựơc chỉ số Miller của mặt phẳng 1.4(a) và 1.4(c) là
(100) và (111). Nếu mặt phẳng tinh thể quan tâm đi qua gốc tọa độ thì mặt phẳng phải
được dịch chuyển tới vị trí tương đương trong ô cơ bản và nó phải song song với mặt ban
đầu. Điều này có thể thực hiện được là do các mặt song song tương đương đều được kí
hiệu với các chỉ số Miller giống nhau. Theo cách này thì chỉ số Miller của mặt ở hình

2

h +k +l
a2

2

(1.2)

Với a là độ dài vectơ cơ sở của mạng lập phương (còn gọi là hằng số mạng). Tương
tự như vậy ta cũng có thể thiết lập công thức tính khoảng cách dhkl cho các hệ tinh thể
khác được trình bày ở bảng 1.2.

Hình 1.6. Hình ô cơ bản lập phương nhìn từ trên xuống cho thấy khoảng cách
giữa các mặt phẳng (110), d 110 [4]
Các mặt phẳng (hkl) và (nh nk nl) song song nhau với n là số nguyên, nhưng khoảng
cách mặt phẳng của các mặt (nh nk nl) bằng 1/n khoảng cách của các mặt (hkl)
GVHD: TS Nguyễn Trí Tuấn

Trang 8

SVTH: Nguyễn Thị Diễm Thi


Luận văn đại học Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy nhiễu xạ tia X D8 Advance

Bảng 1.2 Công thức tính khoảng d hkl cách giữa các mặt lân cận phẳng tinh thể của
các hệ tinh thể. [6]
Hệ tinh thể


ℎ 2 𝑙2
2ℎ𝑙𝑐𝑜𝑠𝛽
+ 2−
𝑘2
2
𝑎𝑐
𝑎
𝑐
[
+ 2]
𝑠𝑖𝑛 2 𝛽
𝑏

−1/2

−1/2

−1/2

h2 2
k2 2
l2
2hk
2
2 sin α + b 2 sin β + c 2 sin γ + ab (cosαcosβ − cosγ)
a
[
]
1 − cos2 α − cos2 β − cos2 γ − 2cosαcosβcosγ
Hệ ba nghiêng

Trong đó a, b, c là các vectơ đơn vị trong tinh thể. Điều đó có nghĩa vec tơ a* vuông
góc với b và c, tức vuông góc với mặt phẳng chứa b và c. Tương tự như thế cho vectơ b*
và c*. Bởi vậy nếu vectơ a không vuông góc với b và c thì a* không song song với a,
nhưng đối với trục trực giao ta có:
a*//a, b*//b, c*//c và |a*| = 1/|a|, |b*| =1/|b|, c*=1/|c|
GVHD: TS Nguyễn Trí Tuấn

Trang 9

SVTH: Nguyễn Thị Diễm Thi


Luận văn đại học Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy nhiễu xạ tia X D8 Advance

Nếu mạng R là đảo so với mạng L thì L là mạng đảo so với mạng R. Dễ dạng thấy
rằng:|a∗ | =

b×c

c×a

a×b

Vc

Vc

Vc

, |b∗ | =

(1.5)

trong đó g là vector mạng đảo tương ứng với mặt phản xạ, k 0 là vector sóng tới, k1 là
vector sóng nhiễu xạ . Tất cả nút đảo nằm trên mặt cầu Ewalt đều cho hướng nhiễu xạ có
thể có: k1, k1’, k1’’. Mặt cầu bán kính 2/λ gọi là mặt cầu giới hạn bởi vì không tồn tại nút
mạng đảo nằm ngoài mặt cầu này cắt mặt cầu Ewald gây ra sự nhiễu xạ tia X.
Mỗi cấu trúc tinh thể có hai mạng liên hợp với nó, mạng tinh thể và mạng đảo và
ảnh nhiễu xạ của tinh thể là một bức tranh mạng đảo của tinh thể.[4]
1.4. Sai lệch mạng tinh thể
Trong thực thế tinh thể không bao giờ hoàn chỉnh mà chứa các dạng không hoàn
chỉnh và khuyết tật khác nhau. Các loại sai hỏng này ảnh hưởng đến các tính chất cơ học
và vật lý của tinh thể. Sai lệch mạng tinh thể được phân loại theo hình học và hình dạng
của chúng. Ba loại sai hỏng chính là: (1) khuyết tật điểm không chiều, (2) khuyết tật điểm
một chiều (lệch ) và (3) khuyết tật hai chiều bao gồm mặt ngoài và biên hạt bên trong.
Khuyết tật khối hay khuyết tật lớn ba chiều cũng có thể được coi là loại thứ ba này, thí
dụ, lỗ xốp, vết nứt và hạt lẫn. [ 4]
1.4.1 Khuyết tật điểm

GVHD: TS Nguyễn Trí Tuấn

Trang 10

SVTH: Nguyễn Thị Diễm Thi


Luận văn đại học Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy nhiễu xạ tia X D8 Advance

Khuyết tật điểm đơn giản nhất là nút khuyết (vacancy ), đó là vị trí khuyết tật nguyên
tử, hình 1.7 (a). Nút khuyết có thể được tạo ra trong quá trình đóng rắn do sự nhiễu loạn
địa phương trong khi phát triển tinh thể hoặc có thể được sinh ra bởi sự sắp xếp lại nguyên

Luận văn đại học Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy nhiễu xạ tia X D8 Advance

Lệch biên tạo thành trong tinh thể do chèn thêm vào mạng tinh thể lý tưởng một nữa
mặt nguyên tử phía trên. Khoảng dịch chuyển quanh lệch được gọi là vector trược 𝑏⃗
vuông góc với đường lệch biên, hình 1.7b. Lệch là khuyết tật không cân bằng và dự trữ
năng lượng trong miền biến dạng của mạng tinh thể xung quanh lệch. Lệch biên có khu
vực biến dạng nén trong phần chứa nửa mặt phẳng chèn thêm và miền biến dạng kéo ở
phía dưới nửa mặt phẳng nguyên tử này.
Lệch xoắn có thể được hình thành trong tinh thể hoàn chỉnh bằng cách tác dụng ứng
suất trược lên và xuống vào các miền của tinh thể hoàn chỉnh được tách ra bởi một mặt
phẳng cắt sao cho các nguyên tử mặt ngoài xê dịch một đoạn đúng bằng hằng số mạng
theo đường lệch.
1.5.3 Khuyết tật mặt (biên hạt )
Khuyết tật mặt là sai lệch mặt trong vật liệu đa tinh thể gồm nhiều hạt với định
hướng tinh thể khác nhau. Trong kim loại, các biên hạt được tạo thành trong quá trình
hóa rắn khi kim loại hình thành từ các mầm tinh thể khác nhau phát triển đồng thời và
tiếp xúc nhau. Bản thân biên hạt là một miền hẹp giữ hai hạt và là miền hỗn độn nguyên
tử giữa các hạt kế cận do đó ở biên hạt các nguyên tử không được sắp xếp chặt chẽ.

Hình 1.8. (a) Hình phối cảnh chỉ rõ vị trí xung quanh lệch biên, (b) hướng của
vector trược 𝑏⃗.[4]

2. TỔNG QUAN VỀ TIA X
2. 1 Sự tìm ra tia X
Ngày 08/01/1895 Ronghen vô tình phát hiện ra vệt sáng màu xanh lục trên lớp huỳnh
quang Bari platinat đặt trước ống catot. Sau đó ông tiến hành các thí nghiệm với ống catot
và một số vật liệu rắn khác, qua nhiều lần làm đi làm lại thí nghiệm ông rút ra kết luận tia
đặc biệt này có thể đâm xuyên qua giấy, gỗ, phần mềm cơ thể,… nhưng không qua được
kim loại, không xuyên qua được một số bộ phận của cơ thể, nhất là những bộ phận có
chứa các nguyên tố nặng như xương. Mặt khác, nó không bị ảnh hưởng bởi từ trường hay





Khả năng đâm xuyên mạnh.
Gây hiện tượng phát quang một số chất.
Làm đen phim ảnh, kính ảnh.
Ion hóa các chất khí.
Tác dụng mạnh lên cơ thể sống, gây hại cho sức khỏe.

Khi cho chùm tia X có bước sóng λ0 và cường độ I0 đi qua một lớp vật chất đồng
nhất, đẳng hướng có bề dày l thì cường độ của nó sẽ bị suy giảm thì một phần năng lượng
GVHD: TS Nguyễn Trí Tuấn

Trang 13

SVTH: Nguyễn Thị Diễm Thi


Luận văn đại học Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy nhiễu xạ tia X D8 Advance

của nó sẽ bị mất đi do nhiễu xạ và một phần do bị hấp thụ. Cường độ của chùm tia X bị
suy giảm tuân theo định luật Beer:[6]
𝐼 = 𝐼0 𝑒 −𝜇𝑙𝜌

(1.6)

Ở đây: I0 là cường độ tia X tới
I là cường độ tia X sau khi đi qua vật chất
l là chiều dày của lớp vật liệu

nguyên tử của anot thì nguyên tử sẽ ở trạng thái kích thích với một lỗ trống trong lớp
electron. Khi lỗ trống đó được lấp đầy bởi một electron ở lớp bên ngoài thì photon tia X
với năng lượng bằng hiệu các mức năng lượng electron được phát ra.[1]

∆E = En1 –En2

(1.7)

Trong đó En1 ,En2 là năng lượng của electron ở lớp n1,n2.

Hình 1.11. Minh họa quá trình ion hóa lớp trong và phát xạ tia X đặc trưng.[4]
Quan sát phổ tia X của molipden trong hình 1.12 ta thấy phổ bao gồm một dãy bước
sóng. Với mỗi thế tăng tốc - thế đặt giữa anot và catot, ta thu được một phổ tia X liên tục
gồm nhiều bước sóng khác nhau. Phổ liên tục là do các electron mất năng lượng trong
một loạt va chạm với các nguyên tử anot. Vì mỗi electron mất năng lượng của nó theo
một cách khác nhau nên phổ năng lượng liên tục hay các bước sóng tia X được tạo thành.
Thường ta không sử dụng phổ liên tục trừ khi yêu cầu các bước sóng khác nhau trong
thực nghiệm. Ví dụ như trong phương pháp Laue để nghiên cứu đơn tinh thể [1]
Nếu toàn bộ năng lượng của electron được chuyển thành năng lượng của photon tia
X thì năng lượng photon tia X được liên hệ với điện thế kích thích U theo hệ thức:
E=

hc
hc
= eV ⟹ λ =
λ
eV

(1.8)


2π2 me 𝑒 4 F2
1
ΔE = hf =
(
)
h2
n12 − n22

(1.10)

Với me : khối lượng tĩnh của electron
e: điện tích của electron
F: điện tích hạt nhân hiệu dụng tác dụng lên electron và F=Z-,  là hệ số chắn.
n1, n2 : các số lượng tử chính ( n1