x射線衍射圖的應(yīng)用.ppt

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1、8.5.1單晶衍射法簡(jiǎn)介單晶:基本由同一空間點(diǎn)陣所貫穿形成的晶塊.多晶:由許多很小的單晶體按不同取向聚集而成的晶塊.微晶:只有幾百個(gè)或幾千個(gè)晶胞并置而成的微小晶粒(粉末).8.5晶體的幾種X射線衍射圖及應(yīng)用1所用X射線隨攝像方法不同而不同.回轉(zhuǎn)法和四圓衍射法(面探法)用特征X射線.而Laue法等則用白色X射線（增加一個(gè)變量,因Laue方程中?,?,?并非完全獨(dú)立,存在F(?,?,?)=0.例如在直角坐標(biāo)系中.cos2?+cos2?+cos2?=1.增加變量的方式為晶體旋轉(zhuǎn)或改變波長(zhǎng)λ）.2采用單晶體,特征x射線.回轉(zhuǎn)法的攝取情況如下圖所示.圖8-17回轉(zhuǎn)法示意圖(1

2、)回轉(zhuǎn)法l=0lHl轉(zhuǎn)動(dòng)單晶R?lx射線底片3設(shè)使晶體繞c軸轉(zhuǎn)動(dòng),x射線從垂直于c軸的方向入射,則衍射方向應(yīng)滿足勞埃方程c(cos?l－cos?0)＝l?因?0＝90o,故上式簡(jiǎn)化為ccos?l＝l?可見(jiàn)所有衍射線都應(yīng)分布在以c為軸的一系列圓錐上,由于晶體具有空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),故衍射線除了滿足上式外,還必須滿足空間勞埃方程另外的兩個(gè)方程.所以衍射圖不是由連續(xù)的線組成,而是由分布在l=0,?1,?2???的層線上的衍射點(diǎn)組成.4圖中R為相機(jī)的半徑,Hl為l層線與中央層線的距離,由圖可得故有同樣,若使晶體分別繞a或b軸旋轉(zhuǎn),則有l(wèi)=0lHl轉(zhuǎn)動(dòng)R?lx射線底片5分別求得晶胞

3、參數(shù)a,b,c后,便可計(jì)算晶胞的體積,普遍的計(jì)算公式為在此基礎(chǔ)上可進(jìn)一步計(jì)算晶胞中所含原子或“分子”數(shù)式中?為密度,M為分子量,N0為阿弗加得羅常數(shù).6目前使用最為廣泛的方法是CCD面探法.測(cè)定物質(zhì)結(jié)構(gòu)最為有效的方法是生長(zhǎng)出單晶,測(cè)定其結(jié)構(gòu).CCD面探法在數(shù)小時(shí)內(nèi)可測(cè)出晶體結(jié)構(gòu)（四圓衍射法可能需要數(shù)天完成,而更早時(shí)期的照相法可能需要數(shù)年才能完成的工作）.應(yīng)特別指出的是X射線衍射不能定出化合物中H原子的位置.因H的核外只有一個(gè)電子,對(duì)X射線的衍射非常微弱.H原子的位置要用中子,電子等衍射來(lái)確定.(2)CCD面探法(或四圓衍射法)7(1)粉末法結(jié)構(gòu)分析多晶粉末;使用特征

4、X射線;測(cè)定時(shí)使晶體保持轉(zhuǎn)動(dòng)圖8-18單晶(a)和多晶(b)產(chǎn)生衍射情況8.5.2多晶衍射法（也稱多晶粉末衍射法）2?x2?x2?(a)(b)8依據(jù)的基本方程為Bragg方程①原理及粉末圖?hkl是一些方裂的值,?hkl值的求取常用兩種方法：攝譜法和照相法.9用攝譜儀時(shí),記錄l?2?的變化圖8-19衍射儀原理10當(dāng)用照相法時(shí)圖8-20粉末法原理示意圖11實(shí)驗(yàn)中多選用正向區(qū)數(shù)據(jù)；若相機(jī)直徑2R=57.3mm則?度=L對(duì)照相法,有如下關(guān)系正向區(qū)背向區(qū)12給出每條衍射線對(duì)應(yīng)的衍射指標(biāo)hkl,即對(duì)每條衍射線給出相應(yīng)的hkl,稱為指標(biāo)化.實(shí)際是求??hkl的對(duì)應(yīng)關(guān)系,是一件比

5、較困難的工作.但對(duì)高對(duì)稱性的晶系,已有簡(jiǎn)單的方法.立方晶系②立方晶系粉末線的指標(biāo)化8-1213(8-12)式可改寫(xiě)為或要將小數(shù)比轉(zhuǎn)化成一些整數(shù)比,這些整數(shù)之比即為衍射指標(biāo)的平方和之比14當(dāng)(h2+k2+l2)之比為（缺7,15,23）顯然,無(wú)消光?立方P當(dāng)(h2+k2+l2)之比為（不缺7,但7不能寫(xiě)成三數(shù)平方和）可以改寫(xiě)為顯然,h+k+l=奇數(shù)不出現(xiàn)?立方I15當(dāng)(h2+k2+l2)之比為（單雙交替出現(xiàn)）顯然,h、k、l奇偶混雜不出現(xiàn)?立方F因此,根據(jù)消光規(guī)則,簡(jiǎn)單立方P點(diǎn)陣的hkl衍射無(wú)消光;立方體心I點(diǎn)陣的衍射中h+k+l=奇數(shù)系統(tǒng)消光;立方面心F點(diǎn)陣的衍射中

6、hkl奇偶混雜者系統(tǒng)消光.據(jù)此,可得下表所示的規(guī)律.16表8-5立方點(diǎn)陣的衍射指標(biāo)及其平方和h2+k2+l2簡(jiǎn)單(P)hkl體心(I)hkl面心(F)hklh2+k2+l2簡(jiǎn)單(P)hkl體心(I)hkl面心(F)hkl1100143213212110110311111116400400400420020020017410,322521018411,330411,330621121119331331204204204208220220220214219300,221223323321031031011311311244224224221222222222225500

7、,4301332026510,431510,43117因此,首先求得各對(duì)弧線間的距離,進(jìn)而求得下列有關(guān)量:點(diǎn)陣型式確定點(diǎn)陣型式與衍射指標(biāo)后,可計(jì)算得到最后再假定分?jǐn)?shù)坐標(biāo),代入強(qiáng)度公式計(jì)算其理論強(qiáng)度.再與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較,確定粒子在晶胞中的分布.18-----NaCl粉末圖的數(shù)據(jù)處理攝取粉末圖時(shí)實(shí)驗(yàn)條件、弧線間距離及目測(cè)相對(duì)強(qiáng)度列在下表中的前4列,后面各列中的數(shù)據(jù)是在計(jì)算過(guò)程中逐步填入的.③粉末法實(shí)例19陽(yáng)極Cu靶波長(zhǎng)?=154.2pm粉末像機(jī)2R=57.3mm高壓35KV管流20mA曝光2小時(shí)區(qū)域線號(hào)強(qiáng)弱2L(mm)?(度)sin2?h2+k2+l2(hkl)透射