x射线衍射分析课件.ppt

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1、第一章X射线衍射分析问题材料研究方法x射线衍射分析X射线衍射分析能用来做什么？研究晶体结构晶体的对称性测定晶胞参数鉴别同质异像的物质C石墨？金刚石？TiO2金红石？锐钛矿？板钛矿？了解材料中的结晶相（定性物相分析）查明材料中各种结晶相的含量（定量物相分析）微晶粒径测定宏观应力分析晶体的定向材料研究方法x射线衍射分析X射线衍射分析可以用于本章主要内容第一节X射线物理基础第二节X射线在晶体中的衍射第三节X射线衍射分析方法第四节X射线物相定性分析第五节X射线物相定量分析第六节晶格常数的精确测定材料研究方法x射线衍射分析第一节X射线物理基础材

2、料研究方法x射线衍射分析本节主要内容一.X射线的性质二.X射线的产生三.X射线的种类四.X射线与物质的相互作用五.X射线的吸收及其应用材料研究方法x射线衍射分析问题材料研究方法x射线衍射分析X射线有哪几个基本性质？一.X射线的性质X射线是1895年由德国的物理学家伦琴（W.K.Röntgen）在研究阴极射线时发现的。这种射线实际上是一种与无线电波、可见光、紫外线、γ射线相类似的电磁波，它具有以下几个性质：材料研究方法x射线衍射分析W.K.Röntgen1.波长极短X射线的波长大约在0.001~10nm(10-2~102Å）之间，介于紫外

3、线与γ射线之间，但没有明显的分界线（见图1-1）。材料研究方法x射线衍射分析2.具有波粒二象性X射线与其它电磁波一样既有波动性，又有粒子性。作为波，当它通过晶体时，会产生干涉、衍射和散射等现象。另一方面，作为粒子流，它具有一定的动量和能量，可使荧光屏发光、使照相底片感光，使气体电离。利用这些效应可以检测X射线的存在及其强度。材料研究方法x射线衍射分析二象性公式X射线的波粒二象性可以通过公式E=hv=hc/λ联系起来，其中E是X射线的能量，h是普朗克常数，v是X射线的频率，c是光速，λ是X射线的波长。材料研究方法x射线衍射分析3.穿透力极

4、强X射线可以透过可见光不能透过的物体。这是由于x射线的波长比可见光的波长短得多的缘故。从上述的二象性公式可以看出，电磁波的波长越短，频率越高，其能量越大。X射线的波长极短，故其能量很大，可以穿透可见光不能穿透的物质。材料研究方法x射线衍射分析4.对生物细胞有很强的破坏作用X射线对人体是有害的。人体经X射线照射后，轻则烧伤，重则造成放射病，甚至残废或死亡，尤其容易造成眼睛失明，故须严加防护。材料研究方法x射线衍射分析返回问题材料研究方法x射线衍射分析X射线是怎样产生的？二.X射线的产生要用X射线进行结构分析和成分分析，首先必须解决X射线的

5、来源问题。X射线源有放射性同位素X射线源、同步辐射源和X射线机产生的X射线等。其中，X射线机产生的X射线的使用最为普遍。材料研究方法x射线衍射分析同步辐射X射线同步辐射X射线的产生原理带电粒子在磁场中作圆周运动沿切线发射出来的X光材料研究方法x射线衍射分析X射线机X射线机主要由X射线管、高压变压器和电流调节稳定系统等部分组成，其主电路图如下。材料研究方法X射线衍射分析X射线管电子式X射线管是一个真空度很高（~1.33×10－5）的真空管，管中有两个金属电极，阳极（通常称之为“靶”）是某种金属的磨光面，阴极用钨丝卷成，阴极外面有一个金属聚

6、光罩，其作用是使电子束聚焦（见图1-3）材料研究方法x射线衍射分析材料研究方法x射线衍射分析X射线机工作原理材料研究方法x射线衍射分析X射线机工作原理X射线机工作时，通过灯丝变压器输入的电流使阴极灯丝发热并释放出热电子，与此同时，由高压变压器产生的高电压（30KV~50KV）加在阴极和阳极上，使炽热灯丝产生的热电子向阳极作加速运动，最终以极快的速度撞向阳极。在电子撞到阳极表面上的瞬间，由于电子突然减速，电子的动量从极大降到极小，能量也从一个极大值降到极小值。电子在电场加速过程中获得的动能大部分转化为热（使阳极发热），部分以电磁辐射即以X

7、射线的形式释放出来，还有一部分被阳极原子的电子吸收，造成电子跃迁，最终也以X射线的形式释放出来。材料研究方法x射线衍射分析返回问题材料研究方法x射线衍射分析由X射线机产生的X射线其波长是单一的吗？其成因是一样的吗？三.X射线的种类从X射线管发出的X射线，其组成是很复杂的，是由各种波长不同、强度不同的X射线混合而成的（见图1-4）。按成因可以将这些X射线分为两类，即连续X射线和特征X射线。材料研究方法x射线衍射分析（一）连续（白色）X射线——波长连续变化的X射线材料研究方法x射线衍射分析问题材料研究方法x射线衍射分析连续X射线是怎样产生的

8、？它有什么特点和用途？连续X射线特点由一系列波长不同的X射线组成的。它有一个最短波长λ0。在大于最短波长的某一范围内，其波长是连续变化的，就如可见光的白光一样，故又称之为白色X射线。材料研究方法x射线衍射分