x射线衍射仪在晶体中的应用

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1、X射线衍射仪在晶体中的应用引言X射线衍射技术(XRD)是一系列常用的非破坏性分析技术，可用于揭示物质的晶体结构、化学组成以及物理性质。人的肉眼可接受的可见光之波长范围为400^800nm,也就是说远小于这个尺度的分子、原子、原子核以及电子，是无法用可见光来”看”到其存在的影像。也因此要使用波长够短的光，才能够观察到原子尺度的世界。X光的波长介于0.广100A之间，因此若是要观察原子尺度的世界，X光将是最佳的选择。但是X光因为波长短所以相对的穿透性也高，因此无法像传统光学显微镜一样利用A透镜折射聚

2、焦的方式，直接的”看”到原子存在之情况，必须利用单晶X光衍射的方法才能够对原子所处的环境加以观察。而这些技术都是以观测X射线穿过样品后的散射强度为基础，并根据散射角度、极化度和入射X光波长对实验结果进行分析。X光散射技术可在许多不冋的条件下进行分析，例如不同的温度或压力。单品具有三维周期性重复的特性，是由原子聚集成原子团再堆栈形成固定规则排列的晶体，若是原子团与原子团之间有清楚的界线，且相互之间是以较弱的作用力结合则称为分子晶体(molecularcrystal),若是原子团与原子团之间并没有清

3、楚的界线，相互之间的结合力都一样强则称为固态晶体(solidstatecrystal)。对于X光而言单晶提供了具备周期性特性的光栅，因此根据衍射原理可以产生有意义的单晶X光衍射数据。X射线衍射仪是利用衍射原理，精确测定物质的晶体结构，织构及应力，精确的进行物相分析，定性分析，定量分析。广泛应用于冶金，石油，化工，科研,航空航天，教学，材料生产等领域。第一章X射线衍射仪的基本原理1.1x射线产生的历史与应用早期X射线重要的研宄者有IvanPului教授、威廉•克符克斯爵士、约翰•威廉•希托夫、Eu

4、geneGoldstein、海因里希•鲁道夫•赫兹等。物理学家希托夫观察到真空管中的阴极发出的射线。当这些射线遇到玻璃管壁会产生荧光。1876年这种射线被EugeneGoldstein命名为"阴极射线"。随后，英国物理学家克鲁克斯研宄稀有气体里的能量释放，并且制造了克鲁克斯管。这是一种玻璃真空管，内有可以产生高电压的电极。他还发现，当将未曝光的相片底片靠近这种管时，一些部分被感光了，但是他没有继续研究这一现象。1887年4月，尼古拉•特斯拉开始使用自己设计的高电压真空管与克鲁克斯管研究X射线。他

5、发明丫单电极X射线管，在其屮电子穿过物质，发生了现在叫做轫致辐射的效应,生成高能X射线射线。1892年特斯拉完成了这些实验，但是他并没有使用X射线这个名字，而只是笼统成为放射能。他继续进行实验，并提醒科学界注意阴极射线对生物体的危害性，但他没有公幵自己的实验成果。1892年赫兹进行实验，提出阴极射线可以穿透非常薄的金属箔。赫兹的学生伦纳德进一步研究这一效应，对很多金属进行丫实验。亥姆霍兹则对光的电磁本性进行丫数学推导。1895年11月8闩徳国科学家伦琴开始进行阴极射线的研究。1895年12月28

6、日他完成了初步的实验报告“一种新的射线”。他把这项成果发布在维尔茨堡’sPhysical-MedicalSociety杂志上。为了表明这是一种新的射线，伦琴采用表示未知数的X来命名。很多科学家主张命名为伦琴射线，伦琴自己坚决反对，但是这一名称直至今口仍然被广泛使用，尤其在德语国家。1901年伦琴获得诺贝尔物理学奖。1895年爱迪生研宄了材料在X射线照射下发出荧光的能力，发现钨酸钙最为明显。1896年3月爱迪生发明了荧光观察管，后来被用于医用X射线的检验。然而1903年爱迪生终止了自己对X射线的研

7、究，因为他公司的一名玻璃工人喜欢将X射线管放在手上检验，得上了癌症，尽管进行了截肢手术仍然没能挽回生命。1906年物理学家贝克勒耳发现X射线能够被气体散射，并且每一种元素有其特征X谱线。他因此获得了1917年诺贝尔物理学奖。在晶体学研究上，劳厄发现了X射线通过晶体之后产生的衍射现象，即X射线衍射。布拉格则使用布拉格定律对衍射关系进行Y定量的描述。X射线衍射仪利用衍射原理，精确测定物质的晶体结构，织构及应力，精确的进行物相分析，定性分析，定量分析。广泛应用于冶金、石油、化工、科研、航空航天、教学、

8、材料生产等领域.利用计数器来收集晶体衍射方向和衍射强度数据，进行物相鉴定或晶体结构分析的仪器。有多晶X射线衍射仪和单晶四閼X射线衍射仪。X射线衍射仪由X射线发生器、测角仪和探测记录系统等3部分组成。其工作原理是：粉末样品经一束平行的单色X射线垂直照射后，产生一组以入射线为轴的同轴反射圆锥面族，计数管绕样品旋转，依次测量各反射圆锥面20角（即衍射角，又称布喇格角）位置的衍射线强度，即可获得表征物相的各种衍射数据，从而进行物相鉴定和晶体结构的研宄。X射线衍射仪是矿物学研宄领域内的主耍仪器，用于对结晶