X射线衍射课件第1章X射线晶体学基础

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1、晶体X射线衍射学基础中南大学材料科学与工程学院苏玉长X射线衍射分析技术材料：你们最关心的是什么？性能：你认为与哪些因素有关？结构：有哪些检测分析技术？绪论物质的性质、材料的性能决定于它们的组成和微观结构。如果你有一双X射线的眼睛，就能把物质的微观结构看个清清楚楚明明白白！X射线衍射将会有助于你探究为何成份相同的材料，其性能有时会差异极大.X射线衍射将会有助于你找到获得预想性能的途径。1、衍射分析技术的发展与X射线及晶体衍射有关的部分诺贝尔奖获得者名单第一章晶体学基础晶体特性晶体结构与空间点阵倒易点阵均匀性：晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。

2、各向异性：晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。固定熔点：晶体具有周期性结构，熔化时，各部分需要同样的温度。规则外形：理想环境中生长的晶体应为凸多边形。对称性：晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。1.晶体具有如下性质：刚玉邻苯二甲酸氢锗酸铋电气石2.晶体结构与空间点阵-A（术语回顾）晶体(crystal)Itissolid.Thearrangementofatomsinthecrystalisperiodic.点阵（Lattice）Aninfinitearrayofpointsinspace,inwhicheachpointhasid

3、enticalsurroundingstoallothers.晶体结构（CrystalStructure）ItcanbedescribedbyassociatingeachlatticepointwithagroupofatomscalledtheMOTIF(BASIS)单位晶胞（UnitCell）Thesmallestcomponentofthecrystal,whichwhenstackedtogetherwithpuretranslationalrepetitionreproducesthewholecrystal晶胞参数UnitCellD

4、imensionsa,bandcaretheunitcelledgelengths.a,bandgaretheangles(abetweenbandc,bbetweencanda,gbetweenaandbc.)晶向和晶面指数2.晶体结构与空间点阵-B等同点与结点结构基元：原子、分子或其集团晶体结构＝空间点阵＋结构基元The14possibleBRAVAISLATTICES{notethatspheresinthispicturerepresentlatticepoints,notatoms!}2.晶体结构与空间点阵-C7crystalClass

5、esCrystalsystemUnitcellshapeEssentialsymmetrySpacelatticesCubia=b=ca=b=g=90FourthreefoldaxesPIFTetragonala=b≠ca=b=g=90OnefourfoldaxisPIOrthorhombica≠b≠ca=b=g=90ThreetwofoldaxesormirrorplanePIFA(BorC)HexagonaA=b≠ca=g=90b=120OnethreefoldaxisPTrigonalA=b≠ca=g=90b=120Onethreefold

6、axisPa=b=ca=b=g≠90OnethreefoldaxisRMonoclinica≠b≠ca=b=90g≠90OnetwofoldaxisormirrorplanePCTriclinica≠b≠ca≠b≠g≠90noneP2.晶体结构与空间点阵-D点阵类型◆阵点的坐标表示●以任意顶点为坐标原点，以与原点相交的三个棱边为坐标轴，分别用点阵周期（a、b、c）为度量单位四种点阵类型简单体心面心底心◆简单点阵的阵点坐标为000◆底心点阵，C除八个顶点上有阵点外，两个相对的面心上有阵点，面心上的阵点为两个相邻的平行六面体所共有。因此，每个阵胞占有

7、两个阵点。阵点坐标为000，1/21/20◆体心点阵，I除8个顶点外，体心上还有一个阵点，因此，每个阵胞含有两个阵点，000，1/21/21/2◆面心点阵。F除8个顶点外，每个面心上有一个阵点，每个阵胞上有4个阵点，其坐标分别为000，1/21/20，1/201/2，01/21/2点阵的对称—点群、空间群（本科略）32种点群230种空间群3.倒易点阵3.1倒易点阵是在晶体点阵的基础上按一定对应关系建立起来的空间几何图形，是晶体点阵的另一种表达形式。定义式倒易点阵与正点阵的倒易关系倒易点阵参数：a*、b*、c*；α*、β*、γ*用倒易矢量推导晶面间

8、距和晶面夹角的计算公式a*·b=a*·c=b*·a=b*·c=c*·a=c*·b=0a*·a=b*·b=c*·c=1或用统一的矢量方程表