x射线衍射图的应用.ppt

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1、8.5.1单晶衍射法简介单晶:基本由同一空间点阵所贯穿形成的晶块.多晶:由许多很小的单晶体按不同取向聚集而成的晶块.微晶:只有几百个或几千个晶胞并置而成的微小晶粒(粉末).8.5晶体的几种X射线衍射图及应用1所用X射线随摄像方法不同而不同.回转法和四圆衍射法(面探法)用特征X射线.而Laue法等则用白色X射线（增加一个变量,因Laue方程中,,并非完全独立,存在F(,,)=0.例如在直角坐标系中.cos2+cos2+cos2=1.增加变量的方式为晶体旋转或改变波长λ）.2采用单晶体,特征x射线.回转法的摄取情况如下图所示.图8-17回转法示意图(1

2、)回转法l=0lHl转动单晶Rlx射线底片3设使晶体绕c轴转动,x射线从垂直于c轴的方向入射,则衍射方向应满足劳埃方程c(cosl－cos0)＝l因0＝90º,故上式简化为ccosl＝l可见所有衍射线都应分布在以c为轴的一系列圆锥上,由于晶体具有空间点阵结构,故衍射线除了满足上式外,还必须满足空间劳埃方程另外的两个方程.所以衍射图不是由连续的线组成,而是由分布在l=0,1,2的层线上的衍射点组成.4图中R为相机的半径,Hl为l层线与中央层线的距离,由图可得故有同样,若使晶体分别绕a或b轴旋转,则有l=0lHl转动Rlx射线底片5分别求得晶胞

3、参数a,b,c后,便可计算晶胞的体积,普遍的计算公式为在此基础上可进一步计算晶胞中所含原子或“分子”数式中为密度,M为分子量,N0为阿弗加得罗常数.6目前使用最为广泛的方法是CCD面探法.测定物质结构最为有效的方法是生长出单晶,测定其结构.CCD面探法在数小时内可测出晶体结构（四圆衍射法可能需要数天完成,而更早时期的照相法可能需要数年才能完成的工作）.应特别指出的是X射线衍射不能定出化合物中H原子的位置.因H的核外只有一个电子,对X射线的衍射非常微弱.H原子的位置要用中子,电子等衍射来确定.(2)CCD面探法(或四圆衍射法)7(1)粉末法结构分析多晶粉末;使用特征

4、X射线;测定时使晶体保持转动图8-18单晶(a)和多晶(b)产生衍射情况8.5.2多晶衍射法（也称多晶粉末衍射法）2x2x2(a)(b)8依据的基本方程为Bragg方程①原理及粉末图hkl是一些方裂的值,hkl值的求取常用两种方法：摄谱法和照相法.9用摄谱仪时,记录l2的变化图8-19衍射仪原理10当用照相法时图8-20粉末法原理示意图11实验中多选用正向区数据；若相机直径2R=57.3mm则度=L对照相法,有如下关系正向区背向区12给出每条衍射线对应的衍射指标hkl,即对每条衍射线给出相应的hkl,称为指标化.实际是求hkl的对应关系,是一件比

5、较困难的工作.但对高对称性的晶系,已有简单的方法.立方晶系②立方晶系粉末线的指标化8-1213(8-12)式可改写为或要将小数比转化成一些整数比,这些整数之比即为衍射指标的平方和之比14当(h2+k2+l2)之比为（缺7,15,23）显然,无消光立方P当(h2+k2+l2)之比为（不缺7,但7不能写成三数平方和）可以改写为显然,h+k+l=奇数不出现立方I15当(h2+k2+l2)之比为（单双交替出现）显然,h、k、l奇偶混杂不出现立方F因此,根据消光规则,简单立方P点阵的hkl衍射无消光;立方体心I点阵的衍射中h+k+l=奇数系统消光;立方面心F点阵的衍射中

6、hkl奇偶混杂者系统消光.据此,可得下表所示的规律.16表8-5立方点阵的衍射指标及其平方和h2+k2+l2简单(P)hkl体心(I)hkl面心(F)hklh2+k2+l2简单(P)hkl体心(I)hkl面心(F)hkl1100143213212110110311111116400400400420020020017410,322521018411,330411,330621121119331331204204204208220220220214219300,221223323321031031011311311244224224221222222222225500

7、,4301332026510,431510,43117因此,首先求得各对弧线间的距离,进而求得下列有关量:点阵型式确定点阵型式与衍射指标后,可计算得到最后再假定分数坐标,代入强度公式计算其理论强度.再与实验值进行比较,确定粒子在晶胞中的分布.18-----NaCl粉末图的数据处理摄取粉末图时实验条件、弧线间距离及目测相对强度列在下表中的前4列,后面各列中的数据是在计算过程中逐步填入的.③粉末法实例19阳极Cu靶波长=154.2pm粉末像机2R=57.3mm高压35KV管流20mA曝光2小时区域线号强弱2L(mm)(度)sin2h2+k2+l2(hkl)透射