第4章 多晶体分析方法.ppt

第 5 章 多晶体分析方法 德拜法（德拜-谢乐法） 照相法 聚焦法 多晶体衍射方法 针孔法 衍射仪法 照相法有三种： 1.德拜法底片位于相机圆筒内表面，试样位于中心轴上。 2.聚焦法底片，试样，X光源都位于圆周上； 3.针孔法底片为平板与X射线垂直放置，试样在两者之间。 衍射仪法： 衍射束在反射圆锥面上，圆锥的轴为入射束，各圆锥均是由特定晶面的衍射形成的。 大型样品台 一、X射线衍射仪构造及几何光学 X射线(多晶体)衍射仪是以特征X射线照射多晶体样品，用探测器记录衍射信息的衍射实验装置。 1. X射线发生器 2．测角仪的构造 （1）样品台H：位于测角仪中心，可以绕O轴旋转，O轴与台面垂直，平板状试样C放置于样品台上，要与O轴重合，误差≤0.1mm （2）X射线源由X射线管靶子上的线状焦点S发出，S垂直于纸面，位于以O为中心的圆周上，与O 轴平行。 （4）测角仪台面：狭缝B、光阑F和计数管G固定于测角仪台E上，台面可以绕O轴转动（即与样品台的轴心重合），角度可以从刻度盘K上读取。 2．测角仪的衍射几何 衍射几何： （1）满足布拉格方程 （2）满足衍射线的聚焦条件。为达到聚焦目的，X射线管的焦点S、样品表面O、计数器接收光阑F 位于聚焦圆上。在理想情况下，试样是弯曲的，曲率与聚焦圆相同。 测角仪的聚焦几何 对于粉末多晶体试样，在任何方位上总会有一些（hkl）晶面满足布拉格方程产生衍射，而且衍射是向四面八方的。但是，那些平行于试样表面的（hkl）晶面满足入射角=衍射角=θ的条件，此时衍射线夹角为（π-2θ)，(π-2θ)正好为聚焦圆的圆周角，由平面几何可知，位于同一圆弧上的圆周角相等，所以，位于试样不同部位M，O，N处平行于试样表面的（hkl）晶面，可以把各自的衍射线会聚到F点(由于S是线光源，所以F点得到的也是线光源)，这样便达到了聚焦的目的。由此可以看出，衍射仪的衍射花样均来自与试样表面相平行的那些晶面的衍射。 在测角仪的测量动作中，计数器并不沿聚焦圆移动，而是沿测角仪圆移动逐个地对衍射线进行测量。除X射线管焦点S之外，聚焦圆与测角仪圆只能有一个公共交点F，所以，无论衍射条件如何改变，最多只可能有一个（hkl）衍射线聚焦到F点接受检测。 ①光源S固定在机座上，与试样C的直线位置不变，而计数管G和接收光阑F在测角仪大圆周上移动，随之聚焦圆半径发生改变。2θ增加时，弧SF接近，聚焦圆半径r减小；反之，2θ减小时弧SF拉远，r 增加。 当θ=0时，聚焦圆半径为∞；θ=90°时，聚焦圆直径等于测角仪圆半径，即2r=R。新式衍射仪可使计数管沿FO方向径向运动，并与θ－2θ连动，使F始终在焦点上。 ②按聚焦条件的要求，试样表面应永远保持与聚焦圆有相同的曲率。但是聚焦圆的曲率半径在测量过程中是不断改变的，而试样表面却难以实现这一点。因此，只能作为近似而采用平板试样，要使试样表面始终保持与聚焦圆相切，即聚焦圆的圆心永远位于试样表面的法线上。为了做到这一点，还必须让试样表面与计数器保持一定的对应关系，即当计数器处于2θ角的位置时，试样表面与入射线的掠射角应为θ。为了能随时保持这种对应关系，衍射仪应使试样与计数器转动的角速度保持1∶2的速度比，这便是θ－2θ连动的主要原因之一。 3．测角仪的光学布置 测角仪光学布置要求与X射线管的线状焦点的长边方向与测角仪的中心轴平行。X射线管的线焦点S 的尺寸一般为1.5 mm×l0mm，但靶是倾斜放置的，靶面与接受方向夹角为3°，这样在接受方向上的有效尺寸为0.08mm×10mm。采用线焦点可使较多的入射线照射到试样。 窄缝光阑与梭拉光阑组成的联合光阑系统 梭拉光阑是由一组互相平行、间隔很密的重金属（Ta或Mo）薄片组成。它的代表性尺寸为：长32mm，薄片厚0.05mm，薄片间距0.43mm。安装时，要使薄片与测角仪平面平行。这样，梭拉光阑可将倾斜的X射线遮挡住，使垂直测角仪平面方向的X射线束的发散度控制在1.5°左右。 狭缝光阑的作用是控制与测角仪平面平行方向的X射线束的发散度。狭缝光阑还可以控制入射线在试样上的照射面积。 二. 探测器的用途 接收样品衍射线(光子)信号转变为电(瞬时脉冲)信号。 正比计数器 计数器的种类 闪烁计数器 盖革计数器 要求定量关系较为准确的情况下习惯使用正比计数器