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1、3.2.1X射線的衍射3.2X射線衍射原理X射線投射到晶體中時，會受到晶體中原子的散射，而散射波就好象是從原子中心發(fā)出，每一個原子中心發(fā)出的散射波又好比一個源球面波。由于原子在晶體中是周期排列，這些散射球面波之間存在著固定的位相關(guān)系，它們之間會在空間產(chǎn)生干涉，結(jié)果導(dǎo)致在某些散射方向的球面波相互加強，而在某些方向上相互抵消，從而也就出現(xiàn)如圖3-13所示的衍射現(xiàn)象，即在偏離原入射線方向上，只有在特定的方向上出現(xiàn)散射線加強而存在衍射斑點，其余方向則無衍射斑點。3.2X射線衍射原理衍射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象的示意圖3.2X射線衍射原理3.2X射線衍射原理衍射現(xiàn)象qqBrag
2、g的衍射條件：2dsinθ=nλ相位集中時發(fā)生干涉相互增強d3.2X射線衍射原理3.2.2晶體對X射線產(chǎn)生衍射的幾何條件面網(wǎng)“反射”X射線的條件3.2X射線衍射原理布拉格方程的推導(dǎo)：晶體具有格子狀構(gòu)造，假定一組平行面網(wǎng)（hkl）的面網(wǎng)間距為d。X射線具有很強的穿透能力，可以穿透到深層面網(wǎng)。δ=DB+BF=nλ2dsinθ=nλ上式即為著名的布拉格方程，式中n為整數(shù)，d為晶面間距，λ為入射X射線波長，θ稱為布拉格角或掠射角，又稱半衍射角，實驗中所測得的2θ角則稱為衍射角。3.2X射線衍射原理布拉格方程的討論：討論1、衍射級數(shù)布拉格方程中，n被稱為衍射級數(shù)（反
3、射級數(shù)）n=1時，相鄰兩晶面的“反射線”的光程差為λ，成 為1級衍射；n=2時，相鄰兩晶面的“反射線”的光程差為2λ，產(chǎn) 生2級衍射；……n，相鄰兩晶面的“反射線”光程差為nλ時， 產(chǎn)生n級衍射。3.2X射線衍射原理在實際工作種，為方便計，往往將n看作為1，即主要考慮晶面的一級衍射，此時布拉格方程可簡化為：2dsinθ=λ討論2、從布拉格方程的通用公式可知，產(chǎn)生衍射需要滿足:λ≦2d，d≧λ/2說明：1）晶體中只有面網(wǎng)間距大于λ/2的面網(wǎng)能夠產(chǎn)生衍射。2）X線的波長應(yīng)與晶格常數(shù)接近，一般用于衍射分析的X射線的波長為0.25-5.0?。波長過短會導(dǎo)致衍射角過
4、小，使衍射現(xiàn)象難以觀察。3.2X射線衍射原理討論3、從布拉格方程可以看出，d為面網(wǎng)間距，而只有晶體才有面網(wǎng)間距，非晶質(zhì)體無d，因此不產(chǎn)生X射線的衍射現(xiàn)象，即：X射線衍射分析只能測定晶體，而不能測定非晶質(zhì)體3.2X射線衍射原理1）已知波長λ的X射線，測定θ角，計算晶體的晶面間距d，X射線結(jié)構(gòu)分析；2）已知晶體的晶面間距，測定θ角，計算X射線的波長，X射線光譜學(xué)。3.2X射線衍射原理2dsinθ=nλ布拉格方程的應(yīng)用：X射線衍射原理布喇格方程應(yīng)用3.3X射線衍射束的強度高嶺石的X射線衍射曲線空間格子的要素：★結(jié)點:空間格子中的點,代表具體晶體結(jié)構(gòu)中的相當點.★
5、行列:結(jié)點在直線上的排列.（引出:結(jié)點間距）★面網(wǎng):結(jié)點在平面上的分布.（引出:面網(wǎng)間距、面網(wǎng)密度，它們之間的關(guān)系,見下圖）面網(wǎng)AA’間距d1面網(wǎng)BB’間距d2面網(wǎng)CC’間距d3面網(wǎng)DD’間距d4面網(wǎng)間距依次減小,面網(wǎng)密度也是依次減小的.所以:面網(wǎng)密度與面網(wǎng)間距成正比.思考題1、特征X射線的產(chǎn)生和特點。2、布拉格方程的推導(dǎo)及其物理意義。3、X射線衍射分析主要用來測定晶體還是非晶質(zhì)體？為什么？
