最新X射線衍射方法課件ppt.ppt

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1、X射線衍射方法2.4.1多晶體衍射方法2粉末照相法是將一束近平行的單色X射線投射到多晶樣品上，用照相底片記錄衍射線束強(qiáng)度和方向的一種實(shí)驗(yàn)法。照相法的實(shí)驗(yàn)主要裝置為粉末照相機(jī)。德拜照相機(jī)（稱為德拜法或德拜-謝樂(lè)法）3德拜相機(jī)德拜相機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhǎng)相等的底片，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7德拜相機(jī)相機(jī)圓筒常常設(shè)計(jì)為內(nèi)圓周長(zhǎng)為180mm和360mm，對(duì)應(yīng)的圓直徑為φ57.3mm和φ114.6mm。這樣的設(shè)

2、計(jì)目的是使底片在長(zhǎng)度方向上每毫米對(duì)應(yīng)圓心角2°和1°，為將底片上測(cè)量的弧形線對(duì)距離2L折算成2θ角提供方便。8樣品要求：a.細(xì)度：10-3cm～10-5cm（過(guò)250目～300目篩）b.制成直徑為0.3mm～0.6mm，長(zhǎng)度為1cm的細(xì)圓柱狀粉末集合體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)定：德拜粉末照相法底片實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量主要是測(cè)定底片上衍射線條的相對(duì)位置和相對(duì)強(qiáng)度，然后根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)再計(jì)算出θhkl和晶面間距dhkl。9樣品要求：a.細(xì)度：10-3cm～10-5cm（過(guò)250目～300目篩）b.制成直徑為0.3mm～0.6mm，長(zhǎng)度為1c

3、m的細(xì)圓柱狀粉末集合體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)定：德拜粉末照相法底片實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量主要是測(cè)定底片上衍射線條的相對(duì)位置和相對(duì)強(qiáng)度，然后根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)再計(jì)算出θhkl和晶面間距dhkl。10底片安裝方法1正裝法：底片中心開(kāi)一圓孔，底片兩端中心開(kāi)半圓孔。底片安裝時(shí)光欄穿過(guò)兩個(gè)半圓孔和成的圓孔，承光管穿過(guò)中心圓孔2反裝法：底片開(kāi)孔位置同上，但底片安裝時(shí)光欄穿過(guò)中心孔3偏裝法：底片上開(kāi)兩個(gè)圓孔，間距仍然是πR。當(dāng)?shù)灼瑖蓤A時(shí)，接頭位于射線束的垂線上。底片安裝時(shí)光欄穿過(guò)一個(gè)圓孔，承光管穿過(guò)另一個(gè)圓孔。11德拜法的實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇選擇陽(yáng)極靶和濾波片是

4、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(yáng)極靶產(chǎn)生的X射線不會(huì)被試樣強(qiáng)烈地吸收，即Z靶≤Z樣或Z靶>>Z樣。濾波片的選擇是為了獲得單色光，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K?線條照射樣品，因此必須濾掉K?等其它特征射線。濾波片的選擇是根據(jù)陽(yáng)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(shí)，Z濾=Z靶-1；當(dāng)Z靶>40時(shí)，Z濾=Z靶–212德拜法的實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇濾波片獲得的單色光只是除K?外其它射線強(qiáng)度相對(duì)很低的近似單色光。獲得單色光的方法除了濾波片以外，還可以采用單色器

5、。單色器實(shí)際上是具有一定晶面間距的晶體，通過(guò)恰當(dāng)?shù)拿骈g距選擇和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以使入射X射線中僅K?產(chǎn)生衍射，其它射線全部被散射或吸收掉。以K?的衍射線作為入射束照射樣品是真正的單色光。但是，單色器獲得的單色光強(qiáng)度很低，實(shí)驗(yàn)中必須延長(zhǎng)曝光時(shí)間或衍射線的接受時(shí)間。13德拜法的實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇實(shí)驗(yàn)中還需要選擇的參數(shù)有X射線管的電壓和電流。通常管電壓為陽(yáng)極靶材臨界電壓的3-5倍，此時(shí)特征譜與連續(xù)譜的強(qiáng)度比可以達(dá)到最佳值。管電流可以盡量選大，但電流不能超過(guò)額定功率下的最大值。在管電壓和電流選擇好后，就得確定曝光時(shí)間參數(shù)。14德拜相機(jī)的

6、指數(shù)標(biāo)定在獲得一張衍射花樣的照片后，我們必須確定照片上每一條衍射線條的晶面指數(shù)，這個(gè)工作就是德拜相的指標(biāo)化。進(jìn)行德拜相的指數(shù)標(biāo)定，首先得測(cè)量每一條衍射線的幾何位置（2?角）及其相對(duì)強(qiáng)度，然后根據(jù)測(cè)量結(jié)果標(biāo)定每一條衍射線的晶面指數(shù)。15衍射花樣照片的測(cè)量與計(jì)算衍射線條幾何位置測(cè)量可以在專用的底片測(cè)量尺上進(jìn)行，用帶游標(biāo)的量片尺可以測(cè)得線對(duì)之間的距離2L，且精度可達(dá)0.02-0.1mm。用比長(zhǎng)儀測(cè)量，精度可以更高。當(dāng)采用φ114.6的德拜相機(jī)時(shí)，測(cè)量的衍射線弧對(duì)間距（2L）每毫米對(duì)應(yīng)的2?角為1°；若采用φ57.3的德拜相機(jī)

7、時(shí)，測(cè)量的衍射線弧對(duì)間距（2L）每毫米對(duì)應(yīng)的2?角為2°。實(shí)際上由于底片伸縮、試樣偏心、相機(jī)尺寸不準(zhǔn)等因素的影響，真實(shí)相機(jī)尺寸應(yīng)該加以修正。16德拜相衍射線弧對(duì)的強(qiáng)度通常是相對(duì)強(qiáng)度，當(dāng)要求精度不高時(shí)，這個(gè)相對(duì)強(qiáng)度常常是估計(jì)值，按很強(qiáng)（VS）、強(qiáng)（S）、中（M）、弱（W）和很弱（VW）分成5個(gè)級(jí)別。精度要求較高時(shí)，則可以用黑度儀測(cè)量出每條衍射線弧對(duì)的黑度值，再求出其相對(duì)強(qiáng)度。精度要求更高時(shí)，強(qiáng)度的測(cè)量需要依靠X射線衍射儀來(lái)完成。衍射花樣照片的測(cè)量與計(jì)算17衍射花樣標(biāo)定完成上述測(cè)量后，我們可以獲得衍射花樣中每條線對(duì)對(duì)應(yīng)的2

8、?角，根據(jù)布拉格方程可以求出產(chǎn)生衍射的晶面面間距d。如果樣品晶體結(jié)構(gòu)是已知的，則可以立即標(biāo)定每個(gè)線對(duì)的晶面指數(shù)；如果晶體結(jié)構(gòu)是未知的，則需要參考試樣的化學(xué)成分、加工工藝過(guò)程等進(jìn)行嘗試標(biāo)定。在七大晶系中，立方晶體的衍射花樣指標(biāo)化相對(duì)簡(jiǎn)單，其它晶系指標(biāo)化都較復(fù)雜。本節(jié)僅介紹立方晶系指標(biāo)化的方法18立方晶體衍射花樣標(biāo)定立方晶體的面間距公