X射線衍射分析方法

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1、2.4X射線衍射分析方法勞厄法在衍射實(shí)驗(yàn)時，單晶體不動，采用連續(xù)X光作入射光束。這樣反射球的半徑從1/λmin到1/λmax連續(xù)變化(其中，λmin為短波極限，λmax為可以起作用的最大波長)。這時反射球已不是一個薄層而是具有一定厚度的殼體，從而倒易點(diǎn)落在這個殼體內(nèi)者均與反射球相交，這樣也就增加了反射球與更多的倒易點(diǎn)相交的機(jī)會也即增加了反射的機(jī)會。由于晶體不動，入射線和晶體作用后產(chǎn)生的衍射束表示了各晶面的方向，所以此方法能夠反映出晶體的取向和對稱性。轉(zhuǎn)晶法在衍射實(shí)驗(yàn)時，單晶體圍繞一個結(jié)晶學(xué)方向轉(zhuǎn)動，入射單色X射線垂直轉(zhuǎn)動軸入射

2、。這時單晶體的某些倒易點(diǎn)陣依次穿過反射球，當(dāng)?shù)挂c(diǎn)和反射球相遇時即可能發(fā)生衍射。粉末法(德拜法)在衍射實(shí)驗(yàn)時，用單色X射線照射多晶體。由于多晶體粉末晶粒取向是充分紊亂的，這時多晶體的倒易點(diǎn)落在以倒易點(diǎn)陣原點(diǎn)為球心、以一定長度的倒易矢量為半徑所作的球的球面上。波長?不變，必然有某晶面(h1k1l1)的間距dhkl滿足Bragg方程,，在2θ方向發(fā)生衍射，形成以4θ為頂角的圓錐面。不同的晶面匹配不同的2θ角，形成同心圓。如果底片裝在以試樣為軸心的圓筒上，它與圓錐相交，此交線即為對應(yīng)一定晶面間距的衍射。一系列圓錐對應(yīng)一系列大小不等的

3、晶面間距的衍射，從而構(gòu)成了粉末衍射圖相．方法　　范圍?　　　　?Laue法單晶變化固定轉(zhuǎn)晶法單晶固定變化粉晶法多晶固定變化重點(diǎn)學(xué)習(xí)粉晶法一、多晶體分析方法粉末法所有衍射法中應(yīng)用最廣的一種方法。它是以單色X射線照射粉末試樣(真正的粉末或多晶試樣)。粉末法主要可以分為：?德拜－謝樂(Debye-Scherre)照相法特點(diǎn)：圓絲狀試樣，用乳膠片記錄衍射據(jù)?粉末衍射儀法特點(diǎn)：用電子探測器記錄衍射數(shù)據(jù)德拜照相法德國科學(xué)家德拜與謝樂1916年發(fā)明德拜相機(jī)，首創(chuàng)X射線粉末照相法，把物質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)測量實(shí)用化。德拜法設(shè)備簡單，測量精度高，全世界幾

4、萬種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)物相大都由德拜法測出。波長?不變，必然有某晶面(h1k1l1)的間距dhkl滿足Bragg方程,，在2θ方向發(fā)生衍射，形成以4θ為頂角的圓錐面。不同的晶面匹配不同的2θ角，形成同心圓粉末多晶中不同的晶面族只要滿足衍射條件（布拉格方程和消光因素）都將形成各自的反射圓錐（一系列2θ不同）。如何記錄下這些衍射花樣呢？一種方法是用平板底片被X射線衍射線照射感光，從而記錄底片與反射圓錐的交線。如果將底片與入射束垂直放置，那么在底片上將得到一個個同心圓環(huán)，這就是針孔照相法。但是受底片大小的限制，一張底片不能記錄下所有的衍射花

5、樣。如何解決這個問題？德拜和謝樂等設(shè)計(jì)了一種新方法。將一個長條形底片圈成一個圓，以試樣為圓心，以X射線入射方向?yàn)橹睆椒胖萌Τ傻膱A底片，這樣圓圈底片和所有反射圓錐相交形成一個個弧形線對，從而可以記錄下所有衍射花樣，這種方法就是德拜-謝樂照相法。記錄下衍射花樣的圓圈底片，展平后可以測量弧形線對的距離2L，進(jìn)一步可求出L對應(yīng)的反射圓錐的半頂角2θ，從而可以標(biāo)定衍射花樣。(a)銅　(b)鎢　(c)鋅德拜相機(jī)德拜相機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，主要由相機(jī)圓筒、光欄、承光管和位于圓筒中心的試樣架構(gòu)成。相機(jī)圓筒上下有結(jié)合緊密的底蓋密封，與圓筒內(nèi)壁周長相等的底

6、片，圈成圓圈緊貼圓筒內(nèi)壁安裝，并有卡環(huán)保證底片緊貼圓筒不對稱法：低θ角在右邊，高θ在左邊。正裝法：特點(diǎn)衍射線呈對稱弧段分布，低θ在中間，高θ在兩邊。倒裝法：特點(diǎn)衍射線呈對稱弧段分布，高θ在中間，低θ在兩邊德拜相機(jī)相機(jī)圓筒常常設(shè)計(jì)為內(nèi)圓周長為180mm和360mm，對應(yīng)的圓直徑為φ57.3mm和φ114.6mm。這樣的設(shè)計(jì)目的是使底片在長度方向上每毫米對應(yīng)圓心角2°和1°，為將底片上測量的弧形線對距離2L折算成2θ角提供方便。德拜法的試樣制備首先，試樣必須具有代表性；其次試樣粉末尺寸大小要適中，第三是試樣粉末不能存在應(yīng)力脆性材料

7、可以用碾壓或用研缽研磨的方法獲取；對于塑性材料（如金屬、合金等）可以用銼刀銼出碎屑粉末德拜法中的試樣尺寸為φ0.4-0.8×5-10mm的圓柱樣品。制備方法有：（1）用細(xì)玻璃絲涂上膠水后，捻動玻璃絲粘結(jié)粉末。（2）采用石英毛細(xì)管、玻璃毛細(xì)管來制備試樣。將粉末填入石英毛細(xì)管或玻璃毛細(xì)管中即制成試樣。（3）用膠水將粉末調(diào)成糊狀注入毛細(xì)管中，從一端擠出2-3mm長作為試樣。德拜法的實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇選擇陽極靶和濾波片是獲得一張清晰衍射花樣的前提。根據(jù)吸收規(guī)律，所選擇的陽極靶產(chǎn)生的X射線不會被試樣強(qiáng)烈地吸收，即Z靶≤Z樣+1濾波片的選擇是為

8、了獲得單色光，避免多色光產(chǎn)生復(fù)雜的多余衍射線條。實(shí)驗(yàn)中通常僅用靶材產(chǎn)生的Kα線條照射樣品，因此必須濾掉Kβ等其它特征射線。濾波片的選擇是根據(jù)陽極靶材確定的。在確定了靶材后，選擇濾波片的原則是：當(dāng)Z靶≤40時，Z濾=Z靶-1；當(dāng)Z靶>40時，Z濾=Z靶–2，德拜相的指數(shù)標(biāo)定在獲