X射线衍射原理课件.ppt

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1、3.2.1X射线的衍射3.2X射线衍射原理X射线投射到晶体中时，会受到晶体中原子的散射，而散射波就好象是从原子中心发出，每一个原子中心发出的散射波又好比一个源球面波。由于原子在晶体中是周期排列，这些散射球面波之间存在着固定的位相关系，它们之间会在空间产生干涉，结果导致在某些散射方向的球面波相互加强，而在某些方向上相互抵消，从而也就出现如图3-13所示的衍射现象，即在偏离原入射线方向上，只有在特定的方向上出现散射线加强而存在衍射斑点，其余方向则无衍射斑点。3.2X射线衍射原理衍射现象衍射现象的示意图3.2X射线衍射原理3.2X射线衍射原理衍射现象qqBrag

2、g的衍射条件：2dsinθ=nλ相位集中时发生干涉相互增强d3.2X射线衍射原理3.2.2晶体对X射线产生衍射的几何条件面网“反射”X射线的条件3.2X射线衍射原理布拉格方程的推导：晶体具有格子状构造，假定一组平行面网（hkl）的面网间距为d。X射线具有很强的穿透能力，可以穿透到深层面网。δ=DB+BF=nλ2dsinθ=nλ上式即为著名的布拉格方程，式中n为整数，d为晶面间距，λ为入射X射线波长，θ称为布拉格角或掠射角，又称半衍射角，实验中所测得的2θ角则称为衍射角。3.2X射线衍射原理布拉格方程的讨论：讨论1、衍射级数布拉格方程中，n被称为衍射级数（反

3、射级数）n=1时，相邻两晶面的“反射线”的光程差为λ，成为1级衍射；n=2时，相邻两晶面的“反射线”的光程差为2λ，产生2级衍射；……n，相邻两晶面的“反射线”光程差为nλ时，产生n级衍射。3.2X射线衍射原理在实际工作种，为方便计，往往将n看作为1，即主要考虑晶面的一级衍射，此时布拉格方程可简化为：2dsinθ=λ讨论2、从布拉格方程的通用公式可知，产生衍射需要满足:λ≦2d，d≧λ/2说明：1）晶体中只有面网间距大于λ/2的面网能够产生衍射。2）X线的波长应与晶格常数接近，一般用于衍射分析的X射线的波长为0.25-5.0Å。波长过短会导致衍射角过

4、小，使衍射现象难以观察。3.2X射线衍射原理讨论3、从布拉格方程可以看出，d为面网间距，而只有晶体才有面网间距，非晶质体无d，因此不产生X射线的衍射现象，即：X射线衍射分析只能测定晶体，而不能测定非晶质体3.2X射线衍射原理1）已知波长λ的X射线，测定θ角，计算晶体的晶面间距d，X射线结构分析；2）已知晶体的晶面间距，测定θ角，计算X射线的波长，X射线光谱学。3.2X射线衍射原理2dsinθ=nλ布拉格方程的应用：X射线衍射原理布喇格方程应用3.3X射线衍射束的强度高岭石的X射线衍射曲线空间格子的要素：★结点:空间格子中的点,代表具体晶体结构中的相当点.★

5、行列:结点在直线上的排列.（引出:结点间距）★面网:结点在平面上的分布.（引出:面网间距、面网密度，它们之间的关系,见下图）面网AA’间距d1面网BB’间距d2面网CC’间距d3面网DD’间距d4面网间距依次减小,面网密度也是依次减小的.所以:面网密度与面网间距成正比.思考题1、特征X射线的产生和特点。2、布拉格方程的推导及其物理意义。3、X射线衍射分析主要用来测定晶体还是非晶质体？为什么？