现代X射线物理：原理与应用

课程编码：180208082703P3024H 英文名称：Modern X-ray Physics: Principles and Applications 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业课 主讲教师：王焕华

本课程是凝聚态物理、材料科学、结构化学、矿物学、同步辐射应用等领域的专业基础课程。目前，随着国内的第四代光源（北京高能光源HEPS、上海硬X射线自由电子激光SHINE、未来的合肥低能光源、南方光源、武汉光源等）的建设，我们即将迎来X射线技术蓬勃发展与应用的新阶段！国科大在这个发展大潮中处在非常有利的位置，因此无论在人才培养上还是在研究应用上都要有所行动。开设本课程，就是为了起到培养人才、架起通向实验应用的理论桥梁、促进相干X射线方法应用的作用。本课程与《X射线晶体学》和《同步辐射应用概论》构成了互补关系，既补齐了后两门课程没有讲解的X射线反射（XRR）、X射线光子关联谱（XPCS）、原子对分布函数（PDF）等，又对传统X射线衍射内容之外的晶体截断棒（CTR）分析、共振X射线散射(RXRS) 、时间分辨X射线散射等主要方法进行了深入讲解和案例实战演练。本课程在精讲各种方法的理论原理之后，采用实际科研问题作为案例，对时间分辨X射线散射、RXRS、CTR分析、倒易空间绘制（RSM）、光电子能谱等的数据处理与分析开展案例实战演练教学。本课程对于培养作为未来的光源用户、架起理论与实验室应用之间的桥梁、让学生了解现代X射线方法的功能、充分利用国内光源开展研究都很有意义。

光学，晶体学几何学基础，量子力学基础，X射线衍射基础

第一章 现代X射线源 2.0学时 王焕华
第1节 X射线－波与光子(X-rays—Wave and Photons)
第2节 X射线源及其发展和提供的新能力
第二章 X光与物质的相互作用 6.0学时 王焕华
第1节 散射（Scattering）
第2节 吸收（Absorption）
第3节 相干 (Coherence)
第4节 折射和反射（Refraction and Reflection）
第5节 磁相互作用 (Magnetic Interactions)
第三章 X射线散射 9.0学时 王焕华
第1节 X射线的运动学散射理论
第2节 晶体的X射线衍射（XRD）
第3节 原子对分布函数（PDF）
第4节 应用案例实习：时间分辨X射线散射（trXRS）（1课时）
第5节 应用案例实习：倒易空间绘制（RSM）（1课时）
第6节 应用案例实习：共振X射线散射（RXRS）（1课时）
第四章 X射线折射与反射 6.0学时 王焕华
第1节 X射线散射中的折射与相移
第2节 折射率与散射长度密度
第3节 X光波段的Snell定律和Fresnel方程
第4节 均匀薄板与多层膜的折射与反射
第5节 实际表面与界面
第6节 低角X射线反射与CTR分析
第7节 低角X射线反射案例实习（1课时）
第8节 扩展X射线反射与CTR分析案例实习（2课时）
第五章 X射线吸收 6.0学时 王焕华
第1节 单原子的吸收
第2节 吸收精细结构谱（XAFS）
第3节 圆二色吸收谱（CD）
第4节 吸收谱（XAS）
第5节 角分辨光电子能谱（ARPES）
第6节 应用案例实习：光电子能谱分析（1课时）
第六章 共振散射 4.0学时 王焕华
第1节 受迫荷电振子
第2节 作为振子几何的原子
第3节 色散关系及其原因
第4节 应用案例实习：共振散射数据拟合
第七章 相干方法 5.0学时 王焕华
第1节 相干性和分辨率
第2节 菲涅尔透镜
第3节 X射线光子关联谱（XPCS）
第4节 相干衍射成像（CDI）

王焕华，高能物理研究所，研究员