个人回忆

当我在1935年开始思考科学研究时，我向毛金提出了选择学科的建议。老实说，我今天很难说出是什么让我第一次来到莫根。我从未修过矿物学课程，但众所周知，来自化学系的毛金也是一位物理学家的好赞助人。无论如何，回首25年来的今天，我可以理解他给我的第一个指示是多么的中肯和深刻，如果我发现我的名字出现在这本回忆集中，那是因为Ch。毛金感觉到除了晶体结构分析之外，固体物理学在未来将获得的重要性，而X射线衍射必将在这一新的科学分支中发挥作用。 

在过去的两三年里，年轻的物理学家J.拉瓦尔一直在毛金的实验室里进行测量，当时的测量非常新颖。他们的目的是找出布拉格反射方向之间的X射线散射强度。测量是用电离室进行的，散射强度很弱，拉瓦尔不得不达到静电计的灵敏度极限。到那时，他已经发现了非常显著的结果，这是一个远远无法理解的结果。 

当拉瓦尔继续他的实验时，莫金希望用不同的方法解决相同的问题。出于这个原因，他让我安装一个设备，用于记录拉瓦尔发现的现象。 

在当时常见的Debye-Scherrer图中，粉末线之间的背景强度是由不必要的副作用引起的，例如初级辐射的非单色性、相机中空气的散射等，这些影响也掩盖了样品的简单散射。因此，人们必须消除这些产生背景的原因，同时必须使用最高强度的主光束，因为其目的是研究粉末线中比正常散射弱1000倍的散射。 

解决这个问题的方法是使用弯曲晶体单色仪来净化管子发出的X射线。弯曲晶体的技术在巴黎通过Y.Cauchois的光谱工作而广为人知，此外，Laval已经使用了这些技术。理论上，弯曲晶体单色仪和聚焦型衍射相机（如Seemann-Bohlin的衍射相机）的组合应能给出高分辨率的高强度粉末图。事实上，这一尝试是令人满意的，决定性的成功在于将X射线管的目标焦点置于相机圆周上点光源的位置，并使焦点尽可能小。由于我们使用的是可拆卸的X射线管，因此可以修改阴极，直到获得比当时可用的密封管更精细的目标焦点，密封管是为高负载而不是小焦点而制造的。 

这就是衍射相机的起源，现在称为吉尼亚相机。它的使用主要在欧洲传播，在那里已经构建了几种变体，如瑞典的Hägg、荷兰的De Wolff和德国的Jagodzinski。在美国，当反衍射仪已经对粉末法进行了相当大的改进时，它才为人所知，因此现在在美国很少使用。 

但我的目标与其说是改进粉末图，不如说是研究晶体的漫散射。很快，拉瓦尔和我继续沿着不同的方向进行研究：虽然他对热振动中完美晶体的漫反射散射进行了基础性的实验和理论研究，但我研究了由于晶体结构的缺陷而导致的漫反射。1937/38年，我有机会用相机检查了一些物质，这是我获得的第一个例子

带单色器的相机可以研究极低角度的散射，低至约10弧分，这在普通相机中是不可能的。因此，难怪即使在对各种样品的第一次试验中，我也能观察到以前没有检测到的细节。一些样品在直射光束的紧邻处产生了一个漫射光斑，通常具有高强度，并且限制在一个度的角度范围内。当时，B.E.Warren对炭黑也观察到了同样的情况，并将其归因于散射物质的分散状态。简单的实验让我确信，小角度散射确实是物质分裂为亚微观粒子（<1000º）的特征，并不取决于原子结构。因此，可以观察到胶体金属中的非常小的晶体以及非晶颗粒（硅胶）和胶体溶液（蛋白）。 

一个简单的理论适用于充分稀释的粒子系统，它将强度随散射角的减小与散射粒子大小的特征参数值联系起来。这个所谓的吉尼亚定律成功地应用于蛋白质溶液的研究。 

如今，在互易空间中，任何一种粒子的小角度散射都能被很好地理解；对于非常微小的晶体，这是衍射点展宽的一种特殊情况。P.Debye和G.Porod将简单理论扩展到非均质系统，而不局限于非常稀的系统。低角散射广泛应用于高分子和细颗粒催化剂的研究。 

小角度散射也揭示了许多固体高分子中的“大规模结构”。这种结构介于非常不规则的非均匀性（产生连续散射）和严格的周期性（产生尖锐的衍射点）之间。目前已有大量一致的观测结果，但对于这种规模与基本结构单元的规模不成比例的准周期性的起源和稳定性条件，我们尚不清楚。人们只能猜测，这里隐藏着一个重要的元素，用于全面了解由分子链构建的物体的结构和性质。 

1938年，当我研究低角散射时，两位冶金学家Calvet和Jacquet要求我对铝铜合金进行X射线检查，他们正在研究铝铜合金在时效硬化过程中的变化。雅克采用了新的电解抛光方法，在老化硬化的早期阶段检测到了沉淀。Calvet和Jacquet给了我在室温下老化的样品，但他们还没有发现任何沉淀。这些样品引发了一个问题：什么样的结构变化可以解释力学性能的显著变化，而即使是最精细的显微镜研究也表明合金在老化前后没有变化？ 

幸运的是，Calvet和Jacquet的样品是如此粗糙，以至于在我的相机中只有三四粒被击中。如果它们在暴露于单色X射线时保持不变，则除了铝结构的常见衍射斑点外，这些图案还包含非常微弱的斑点或径向尖峰，这是普通衍射理论无法解释的，无论晶格是什么。在旋转样品时，尽管使用的射线严格是单色的，但其中一些斑点就像劳厄图上的斑点一样四处游荡。当我观察到这些意料之外的尖峰时，我感到非常高兴，因为我发现了硬化晶体的衍射现象特征，而其他实验方法都失败了。

如果假设AlCu晶体包含一系列产生X射线镜面反射的小片（100）平面，则观察结果的基本特征可以理解。知道了铜原子有分离的倾向，就很自然地推测出，反射性很小的薄片是由铜的分离形成的。对单晶倒数空间的详细研究很快表明，这种模型过于简单，富铜薄片会导致相邻铝平面变形。 

当时的国家物理实验室的G.D.Preston同时独立发表了对AlCu的相同观察结果和非常相似的解释。然而，在战争中断后，普雷斯顿没有继续这一研究路线。 

这是在许多过饱和固体溶液恢复稳定平衡过程中发现的结构的第一个例子。过量溶质的原子不会立即分离，形成结晶良好的第二相，但它们聚集在小区域内，大约有十个奥恩斯特伦直径，并被禁锢在晶体中。在这些区域，固溶体变得不均匀，并最终伴随着相邻基质晶体的较小或较大畸变，这些区域被称为“吉尼尔-普雷斯顿区”

这种结构对应于一种称为预沉淀的状态，许多例子都是已知的。对最初X射线结果的解释现在已经通过电子显微镜获得的直接图片得到了证实。此外，人们在中子辐照下的晶体中观察到类似的结构；在这种情况下，隔离出来的是辐照引起的点缺陷，无论是空位还是间隙原子。

一般来说，“G.P.区”是破坏周期性的一个特殊例子，众所周知，这种缺陷在固体物理中起着重要作用。作为另一个例子，让我们提到合金的不完美有序或反相畴，它们能够被完美有序。如果有足够多的原子受到影响，X射线对这种缺乏周期性的现象很敏感。AlCu的G.P.区是一个特别有利的例子，因为薄片形式通过增强沿互易空间中的线的扩散散射，导致了相对较大的强度。在我们最初的条件下研究的许多其他合金，不会让我们观察到任何东西。 

位错作为缺陷，太罕见，太小，无法产生异常散射。像许多其他缺陷一样，我们寻找它们都是徒劳的。然而，当位错沿着亚晶界堆积时，它们会在相邻的亚晶粒之间产生定向障碍。1948年，我证明了对简单劳厄法的一种改进，即吉尼尔-滕奈文法，可以研究半分钟弧级的定向障碍。这种方法与显微镜观察相结合，只要不发生真正的再结晶，就可以使变形晶体退火过程中出现的金属多边形状态可见。