x射線衍射分析課件.ppt

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1、第一章X射線衍射分析問(wèn)題材料研究方法x射線衍射分析X射線衍射分析能用來(lái)做什么？研究晶體結(jié)構(gòu)晶體的對(duì)稱(chēng)性測(cè)定晶胞參數(shù)鑒別同質(zhì)異像的物質(zhì)C石墨？金剛石？TiO2金紅石？銳鈦礦？板鈦礦？了解材料中的結(jié)晶相（定性物相分析）查明材料中各種結(jié)晶相的含量（定量物相分析）微晶粒徑測(cè)定宏觀應(yīng)力分析晶體的定向材料研究方法x射線衍射分析X射線衍射分析可以用于本章主要內(nèi)容第一節(jié)X射線物理基礎(chǔ)第二節(jié)X射線在晶體中的衍射第三節(jié)X射線衍射分析方法第四節(jié)X射線物相定性分析第五節(jié)X射線物相定量分析第六節(jié)晶格常數(shù)的精確測(cè)定材料研究方法x射線衍射分析第一節(jié)X射線物理基礎(chǔ)材

2、料研究方法x射線衍射分析本節(jié)主要內(nèi)容一.X射線的性質(zhì)二.X射線的產(chǎn)生三.X射線的種類(lèi)四.X射線與物質(zhì)的相互作用五.X射線的吸收及其應(yīng)用材料研究方法x射線衍射分析問(wèn)題材料研究方法x射線衍射分析X射線有哪幾個(gè)基本性質(zhì)？一.X射線的性質(zhì)X射線是1895年由德國(guó)的物理學(xué)家倫琴（W.K.R?ntgen）在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)的。這種射線實(shí)際上是一種與無(wú)線電波、可見(jiàn)光、紫外線、γ射線相類(lèi)似的電磁波，它具有以下幾個(gè)性質(zhì)：材料研究方法x射線衍射分析W.K.R?ntgen1.波長(zhǎng)極短X射線的波長(zhǎng)大約在0.001~10nm(10-2~102?）之間，介于紫外

3、線與γ射線之間，但沒(méi)有明顯的分界線（見(jiàn)圖1-1）。材料研究方法x射線衍射分析2.具有波粒二象性X射線與其它電磁波一樣既有波動(dòng)性，又有粒子性。作為波，當(dāng)它通過(guò)晶體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生干涉、衍射和散射等現(xiàn)象。另一方面，作為粒子流，它具有一定的動(dòng)量和能量，可使熒光屏發(fā)光、使照相底片感光，使氣體電離。利用這些效應(yīng)可以檢測(cè)X射線的存在及其強(qiáng)度。材料研究方法x射線衍射分析二象性公式X射線的波粒二象性可以通過(guò)公式E=hv=hc/λ聯(lián)系起來(lái)，其中E是X射線的能量，h是普朗克常數(shù)，v是X射線的頻率，c是光速，λ是X射線的波長(zhǎng)。材料研究方法x射線衍射分析3.穿透力極

4、強(qiáng)X射線可以透過(guò)可見(jiàn)光不能透過(guò)的物體。這是由于x射線的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光的波長(zhǎng)短得多的緣故。從上述的二象性公式可以看出，電磁波的波長(zhǎng)越短，頻率越高，其能量越大。X射線的波長(zhǎng)極短，故其能量很大，可以穿透可見(jiàn)光不能穿透的物質(zhì)。材料研究方法x射線衍射分析4.對(duì)生物細(xì)胞有很強(qiáng)的破壞作用X射線對(duì)人體是有害的。人體經(jīng)X射線照射后，輕則燒傷，重則造成放射病，甚至殘廢或死亡，尤其容易造成眼睛失明，故須嚴(yán)加防護(hù)。材料研究方法x射線衍射分析返回問(wèn)題材料研究方法x射線衍射分析X射線是怎樣產(chǎn)生的？二.X射線的產(chǎn)生要用X射線進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和成分分析，首先必須解決X射線的

5、來(lái)源問(wèn)題。X射線源有放射性同位素X射線源、同步輻射源和X射線機(jī)產(chǎn)生的X射線等。其中，X射線機(jī)產(chǎn)生的X射線的使用最為普遍。材料研究方法x射線衍射分析同步輻射X射線同步輻射X射線的產(chǎn)生原理帶電粒子在磁場(chǎng)中作圓周運(yùn)動(dòng)沿切線發(fā)射出來(lái)的X光材料研究方法x射線衍射分析X射線機(jī)X射線機(jī)主要由X射線管、高壓變壓器和電流調(diào)節(jié)穩(wěn)定系統(tǒng)等部分組成，其主電路圖如下。材料研究方法X射線衍射分析X射線管電子式X射線管是一個(gè)真空度很高（~1.33×10－5）的真空管，管中有兩個(gè)金屬電極，陽(yáng)極（通常稱(chēng)之為“靶”）是某種金屬的磨光面，陰極用鎢絲卷成，陰極外面有一個(gè)金屬聚

6、光罩，其作用是使電子束聚焦（見(jiàn)圖1-3）材料研究方法x射線衍射分析材料研究方法x射線衍射分析X射線機(jī)工作原理材料研究方法x射線衍射分析X射線機(jī)工作原理X射線機(jī)工作時(shí)，通過(guò)燈絲變壓器輸入的電流使陰極燈絲發(fā)熱并釋放出熱電子，與此同時(shí)，由高壓變壓器產(chǎn)生的高電壓（30KV~50KV）加在陰極和陽(yáng)極上，使熾熱燈絲產(chǎn)生的熱電子向陽(yáng)極作加速運(yùn)動(dòng)，最終以極快的速度撞向陽(yáng)極。在電子撞到陽(yáng)極表面上的瞬間，由于電子突然減速，電子的動(dòng)量從極大降到極小，能量也從一個(gè)極大值降到極小值。電子在電場(chǎng)加速過(guò)程中獲得的動(dòng)能大部分轉(zhuǎn)化為熱（使陽(yáng)極發(fā)熱），部分以電磁輻射即以X

7、射線的形式釋放出來(lái)，還有一部分被陽(yáng)極原子的電子吸收，造成電子躍遷，最終也以X射線的形式釋放出來(lái)。材料研究方法x射線衍射分析返回問(wèn)題材料研究方法x射線衍射分析由X射線機(jī)產(chǎn)生的X射線其波長(zhǎng)是單一的嗎？其成因是一樣的嗎？三.X射線的種類(lèi)從X射線管發(fā)出的X射線，其組成是很復(fù)雜的，是由各種波長(zhǎng)不同、強(qiáng)度不同的X射線混合而成的（見(jiàn)圖1-4）。按成因可以將這些X射線分為兩類(lèi)，即連續(xù)X射線和特征X射線。材料研究方法x射線衍射分析（一）連續(xù)（白色）X射線——波長(zhǎng)連續(xù)變化的X射線材料研究方法x射線衍射分析問(wèn)題材料研究方法x射線衍射分析連續(xù)X射線是怎樣產(chǎn)生的

8、？它有什么特點(diǎn)和用途？連續(xù)X射線特點(diǎn)由一系列波長(zhǎng)不同的X射線組成的。它有一個(gè)最短波長(zhǎng)λ0。在大于最短波長(zhǎng)的某一范圍內(nèi)，其波長(zhǎng)是連續(xù)變化的，就如可見(jiàn)光的白光一樣，故又稱(chēng)之為白色X射線。材料研究方法x射線衍射分