多晶体衍射分析方法XR

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1、1第四章多晶体衍射分析方法(XRD)【教学内容】1．多晶体衍射分析方法的基本原理。2．多晶体研究方法——德拜法及德拜照片计算。3．多晶体研究方法——衍射仪结构及工作原理，衍射图的获得与衍射线的线形分析。2【重点掌握内容】1．X射线衍射仪结构与工作原理，包括衍射仪的构造和几何光学、X射线探测的工作原理等。2．X射线衍射分析样品的制备。3．X射线衍射的测量方法。3【了解内容】了解德拜-谢乐的粉末照相法，包括实验方法和结果分析。【教学难点】衍射线的线形分析。4【教学目标】1．掌握X射线衍射分析的方法，尤其X射线衍射仪的方法。2．能根据实际情况选定实验参数和应用这种去解

2、决实际问题的能力，以及动手能力。5一、粉末法的基本原理大多数的材料是多晶质的，在X射线衍射分析的三个主要方法中我们最常用的是粉末法。67何谓粉末法？粉末法故名思义，它样品是“粉末”，即样品是由细小的多晶质物质组成。理想的情况下，在样品中有无数个小晶粒（一般晶粒大小为1μ，而X射线照射的体积约为1mm3，在这个体积内就有109个晶粒），且各个晶粒的方向是随机的，无规则的，或者说，各种取向的晶粒都有。8单色X射线源当X射线照射到晶体上时，要产生衍射的必要条件是掠过角必须满足布拉格方程。采用单色X射线照射时：λ是也是固定的。因此，要使X射线产生衍射需通过改变θ角，即转

3、动晶体，以创造满足布拉格方程的条件。2dsinθ=λ9粉末法中达到这个目的的方式数量极多的各种取向的晶粒衍射锥晶面根据d值成自己特有的一套衍射锥入射X射线样品VIVIIIIII2122r101112单晶多晶13粉末法分类根据记录方法的不同，粉末法分为二大类，即照相法和衍射仪法。14二、粉末照相法――德拜法照相法就是用底片来记录X射线的衍射。照相法中其最常用-德拜法:德拜法是用一条细长的底片围在试样周围形成一个圆筒来记录衍射线的。当X射线照射在试样上时，形成的衍射锥在底片上留下一个个圆弧（照片）。实验用的相机称为德拜相机151.德拜相机16172.实验方法(1

4、)、试样的制备与要求德拜法所使用的试样都是由粉末状的多晶体微粒所制成的圆柱形试样。通常称为粉末柱。柱体的直径约为0.5mm。18粉末的要求粉末试样中晶体微粒的线性大小以在10-3mm数量级为宜，一般要过250-325目筛，或用手指搓摸无颗粒感时即可。粒径过粗，参与衍射的晶粒太少，会使德拜图上的弧线变成点状而不连续；过细弧线弥散变宽。因此，研磨样品必须适度，颗粒太粗或可磨过细都会造成不良的照相结果。19粉末的制备：脆性的无机非金属样品，玛瑙研钵中研细。金属或合金试样用锉刀挫成粉末。20粉末柱的的制作：用粉末制成直径0.5mm，长10mm的粉末柱。制作的方法主要有以

5、下几种：（a）用直径小于0.1mm的细玻璃丝（最好是只含轻元素的特种玻璃）蘸上适量的胶,将研好的粉末在玻璃片上均匀地平铺上一层，然后将蘸上胶的玻璃丝在其上滚过，形成圆柱状的粉末柱。(为了使粉末粘得多，粘得紧，还可在上面再盖上一片玻璃片进行滚搓。)21（b）将晶体粉末与适量的加拿大树胶混合均匀，调成面团状，然后夹在两片毛玻璃之间，搓成所是粗细的粉末柱。(或将粉末填入金属毛细管中，然后有金属细棒推出，形成一个粉末柱。)（c）试样粉末装填于预先制备的胶管或含轻元素的玻璃毛细管中，制成粉末柱。22(2)．底片的安装方法及其特点德拜相机采用长条底片，安装前在光阑和承光管的

6、位置处打好孔。底片的安装方式根据圆简底片开口处所在位置的不同，可分为以下几种：23a.正装法：X射线从底片接口处人射，照射试样后从中心孔穿出。底片展开后，衍射花样的特点是，低角度的弧线位于底片中央，高角度线则靠近两端。弧线呈左右对称分布。正装法的几何关系和计算均较简单，用于一般的物相分析。24b.反装法：X射线从底片中心孔射人，从底片接口处穿出。其特点是弧线亦呈左右对称分布，但高角度线条位于底片中央。它比较适合于测量高角度的衍射线。由于高角线有较高的分辨本领，故适合于点阵常数精确测定。25C.偏装法（不对称装法）：在底片的1/4和3/4处有两个孔。衍射线条形成进

7、出光孔不对称的的两组弧对。该方法能同时顾及高低角度的衍射线，还可以直接由底片上测算出真实的圆周长消除了由于底片收缩、试样偏心以及相机半径不准确所产生的误差,因此是最常用的方法。26不对称法底片上高、低角度位置判断：A、低角度线一般较为细而明锐，高角度线则较为宽而弥散；B、一般情况下，低角度区的背景较深，高角度区中心则较浅；由于样品的荧光辐射等原因，实际上在没有衍射线的地方，底片上也都有一定的黑度，这就是所谓的背景。（但如果样品对X射线强烈吸收，荧光幅射线严重时，也可能出现相反的情况。）27C、高角度区，特别是在其近处往往可以出现双线。θ增大时α1线与α2线分离得

8、较开。283、衍射线的测