第一篇3-X射线衍射的强度.ppt

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1、材料现代测试方法X射线衍射的强度第三章X射线衍射的强度1Dept.ofMSE,CQU本章导言材料现代测试方法X射线衍射的强度衍射线的强度是指晶体中某组晶面衍射的X射线的总量。同一种晶体不同晶面衍射的X射线的强度常常有很大的差别。2Dept.ofMSE,CQU本章主要内容材料现代测试方法X射线衍射的强度3.1一个电子对X射线的散射3.2一个原子对X射线的散射3.3一个单胞对X射线的散射3.4一个小晶体对X射线的散射3.5粉末多晶体的HKL面的衍射强度3Dept.ofMSE,CQU为偏振因子，也叫极化因子。一般情况下，除极化因子外式中其余各项在实验条件一定的情况下均为定值，可以设法

2、除去。材料现代测试方法X射线衍射的强度3.1一个电子对X射线的散射一束X射线沿OX方向传播，O点碰到电子发生散射，那么距O点距离OP＝R、OX与OP夹2角的P点的散射强度为：4Dept.ofMSE,CQU材料现代测试方法X射线衍射的强度3.2一个原子对X射线的散射一个电子对X射线散射后空间某点强度可用Ie表示，那么一个原子对X射线散射后该点的强度：这里引入了f――原子散射因子，数值上，它是在相同条件下，原子散射波与一个电子散射波的波振幅之比。5Dept.ofMSE,CQU一个原子包含Z个电子，那么可看成Z个电子散射的叠加。（1）若不存在电子电子散射位相差：其中Ae为一个电子散

3、射的振幅。材料现代测试方法X射线衍射的强度推导过程：6Dept.ofMSE,CQU材料现代测试方法X射线衍射的强度（2）实际上，存在位相差，引入原子散射因子：即Aa＝fAe。其中f与有关、与λ有关。散射强度：（f总是小于Z）7Dept.ofMSE,CQU材料现代测试方法X射线衍射的强度3.3一个单胞对X射线的散射一般情况下，可以把晶体看成为单位晶胞在空间的一种重复体。所以在讨论原子位置与衍射线强度的关系时，只需考虑一个单胞内原子排列是以何种形式影响衍射线强度就行了。在简单晶胞中，每个晶胞只由一个原子组成，这时单胞的散射强度与一个原子的散射强度相同。8Dept.of

4、MSE,CQU材料现代测试方法X射线衍射的强度在复杂晶胞中，原子的位置影响散射强度。在含有n个原子的复杂晶胞中，各原子占据不同的坐标位置，它们的散射振幅和相位是各不相同的。单胞中所有原子散射的合成振幅不可能等于各原子散射振幅的简单相加。为此需要引入一个称为结构因子FHKL的参量来表征单胞的相关散射与单电子散射之间的对应关系。9Dept.ofMSE,CQU材料现代测试方法X射线衍射的强度结构因子公式的推导S0S0SSNS-S0OA单胞内两个原子的相干散射假设O为晶胞的一个顶点，同时取其为坐标原点；A为晶胞中任一原子j，它的坐标为ujvjwj，则A原子的坐标矢量为：经HKL面反射后

5、，A原子的散射波与坐标原点O原子散射波之间的光程差为：10Dept.ofMSE,CQU材料现代测试方法X射线衍射的强度其相位差为：若晶胞内各原子的原子散射因子分别为：f1、f2、…fj…fn,各原子的散射波与入射波之间的相位差分别为：φ1、φ2…φj…φn，则晶胞内所有原子的相干散射的复合波振幅为：11Dept.ofMSE,CQU材料现代测试方法X射线衍射的强度根据欧拉公式：将上式改成三角函数形式：称结构因数，它表征了单胞的衍射强度，反映了单胞中原子种类、原子数目及原子位置对（HKL）晶面衍射方向上衍射强度的影响。12Dept.ofMSE,CQU材料现代测试方法X射线衍射的强度

6、几种点阵结构因素的计算（一）简单点阵结构因数只与原子的种类及在单胞中的位置有关，而不受单胞的形状和大小的影响。（二）体心点阵（三）面心点阵13Dept.ofMSE,CQU材料现代测试方法X射线衍射的强度三种基本点阵的消光规律布拉菲点阵出现的反射消失的反射简单点阵全部无体心点阵H+K+L为偶数H+K+L为奇数面心点阵H、K、L全为奇数或全为偶数H、K、L奇偶混杂把由于FHKL=0而使衍射线消失的现象称为系统消光14Dept.ofMSE,CQU材料现代测试方法X射线衍射的强度三种点阵的晶体经系统消光后所呈现的衍射线分布状况:15Dept.ofMSE,CQU材料现代测试方法X射线衍射

7、的强度点阵消光在复杂点阵中，由于面心、体心或底心上有附加阵点而引起的FHKL=0的现象称为点阵消光。系统消光包括点阵消光和结构消光：结构消光对于那些由两类以上等同点构成的复杂晶体结构，除遵循它们所属的布喇菲点阵消光外，还有附加的消光条件，称为结构消光。16Dept.ofMSE,CQU，，，材料现代测试方法X射线衍射的强度金刚石型结构金刚石结构特点每个晶胞中有8个同类原子，坐标为：，，，，17Dept.ofMSE,CQU材料现代测试方法X射线衍射的强度金刚石的消光规律上式中前四项为面心点阵的结