第3章X射线衍射方法ppt课件.ppt

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1、第一部分材料X射线衍射分析一、粉末法的基本原理在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。这种方法最早是由德国的德拜和谢乐于1916年提出来的。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。第3章X射线衍射方法3.1粉末照相法在粉末法中由于试样中存在着数量极多的各种取向的晶粒。因此，总有一部分晶粒的取向恰好使其（hkl）晶面正好满足布拉格方程，

2、因而产生衍射线。衍射锥的顶角为4θ。每一组具有一定晶面间距的晶面根据它们的d值分别产生各自的衍射锥。一种晶体就形成自己特有的一套衍射锥。可以记录下衍射锥θ角和强度。二、粉末照相法——德拜法照相法就是用底片来记录衍线射。它是早期粉末法X射线分析的主要方法。照相法中最常用的是德拜法。（一）德拜相机机盒用来放置底片的，为圆筒形金属盒，底片紧贴机盒的内壁。相机的直径一般有57.3mm和114.6mm两种。它使得底片上的1mm长度恰好对应于2°或1°的圆心角。试样架用来安置试样并对其进行调整的。它位于相机的中心轴线上。光阑主要作用是限制入射X射线的不平行度，并根据孔径

3、的大小调整入射线的束径和位置。承光管主要作用是监视入射X射线的和试样的相对位置，同时吸收透射的X射线，减弱底片的背景。它的头部有一块荧光片和一块铅玻璃。（二）实验方法二、粉末照相法——德拜法1、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。粉末的制备：脆性的无机非金属样品，可以将它们砸碎后，将碎粒放在玛瑙研钵中研细。金属或合金试样用锉刀挫成粉末。　　粉末晶体微粒的大小以在10-3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。粉末柱的的制作：用粉末制成直径0.5

4、mm，长10mm的粉末柱。制作的方法有以下几种：（1）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，以粘上粉末。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。以形成圆柱状的粉末柱。（2）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。（3）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。2、底片的安装方法及其特点二

5、、粉末照相法——德拜法（二）实验方法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：1）正装法：X射线从底片接口处入射，照射试样后从中心孔穿出，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。2）反装法：X射线从底片中心孔射入，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。3）偏装法（不对称法）：在底片的1/4和3/4处有两个孔。特点是弧线是不

6、对称的。低角度和高角度的衍射线分别围绕两个孔形成对称的弧线。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，便于消除误差。因此是最常用的方法。3、衍射线的测量与计算二、粉末照相法——德拜法（二）实验方法1）θ角的测量与d值的计算在德拜法中，通过测量底片上对应衍射弧的弧对间距2L，并计算得到θ角。偏装法2L与θ角的关系：若相机的半径为R，在低角度区，根据弧长的计算公式有：2L=R×4θ（rad）或对高角度区：2φ=180-2θφ=90-θ相机直径2R=114.6mm相机直径2R=57.3mm得到θ角之后，可通过布拉格方程求得每条衍射线

7、的d值。二、粉末照相法——德拜法（二）实验方法3、衍射线的测量与计算2）衍射强度的测量用底片上衍射弧的相对黑度来代表衍射的相对强度。*目估法来测定相对强度：它是以一张德拜图中最黑的一条弧线之黑度作为100，然后将其他弧线的黑度与之比较，以定出它们各自的相对黑度。有的把相对强度分为很强(vs)、强(s)、中(m)、弱(w)、很弱(vw)五级。*用显微光度计测量：先测量底片上弧线的黑度，再经换算，得出衍射线的相对强度数据。4、相机的分辨本领二、粉末照相法——德拜法（二）实验方法X射线相机的分辨本领是指：当一定波长的X射线照射到两个晶面间距相近的晶面上时，底片上

8、两根相应衍射线的分离程度。假定两个晶面的晶面间距相差