X射线衍射原理报告.ppt

* X射线衍射线束的强度 同一衍射花样中，e、m、c为固定物理常数，Io、λ、R、V、Vo对同一物相的各衍射线均相等 衍射线的相对积分强度可用5个强度因子的乘积来表示： * 结构因子 FHKL 定义： FHKL表征单胞的相干散射与单电子散射之间的对应关系。 * 数学表达式（计算公式） 式中：FHKL— (HKL) 晶面的结构因子。 沿（HKL）晶面族反射方向的散射能力。 n— 晶胞中的原子数 fj— 原子的散射因子（直接查表） HKL— 晶面指数 xj yj zj— 原子坐标 * 最简单情况，简单晶胞，仅在坐标原点(0,0,0)处含有一个原子的晶胞 即F与hkl无关，所有晶面均有反射。 * 底心晶胞：两个原子，（0,0,0）（?,?,0) (h+k)一定是整数，分两种情况： （1）如果h和k均为偶数或均为奇数，则和为偶数 F = 2f F2 = 4f2 （2）如果h和k一奇一偶，则和为奇数， F = 0 F2 = 0 不论哪种情况，l值对F均无影响。111,112,113或021,022,023的F值均为2f。011，012，013或101，102，103的F值均为0。 * 体心晶胞，两原子坐标分别是（0,0,0）和（1/2,1/2,1/2） 即对体心晶胞，（h+k+l）等于奇数时的衍射强度为0。 例如（110）,（200）,（211）,（310）等均有散射； 而（100）,（111）,（210）,（221）等均无散射 ∴当（h+k+l）为偶数，F = 2f ，F2 = 4f 2 当（h+k+l）为奇数，F = 0，F 2 = 0 * 面心晶胞：四个原子坐标分别是（0 0 0）和（? ? 0）,（ ? 0 ? ）,（0 ? ?）。 当h, k, l为全奇或全偶，(h + k)，(k+l) 和 (h+l) 必为偶数，故F = 4f，F 2 = 16f 2 当h, k, l中有两个奇数或两个偶数时，则在（h+k)，(k+l) 和(h+l)中必有两项为奇数，一项为偶数，故F = 0, F2 = 0 所以（111）,（200）,（220）,（311）有反射，而（100）,（110） ,（112）,（221）等无反射。 * 系统消光-点阵消光 衍射线强度为0，衍射线消失，系统消光。 尽管满足衍射条件，因F = 0使衍射线消失的现象。 原子在晶胞中的位置不同引起某些方向衍射线的消失--点阵消光。 * 衍射产生的充分必要条件是： 满足布拉格方程 结构因子不为0 * 说明： 点阵常数没有参与结构因子的计算。FHKL只与原子种类和原子在晶胞中的位置有关，不受晶胞形状和大小影响。 点阵类型确定，任何晶系其晶胞的系统消光规律都是相同的。 结构中的原子为不同种类，则原子散射因子分别代入。 * 例：氯化铯晶体的消光规律 CsCl属立方晶系，简单立方点阵。 角顶 Cs (0,0,0) 体心 Cl（ ） FHKL = f Cs + f Cl e iπ(H+K+L) H + k + L = 偶数 F = f Cs+ f Cl 强度高 （110）（200）（211）… H + k + L= 奇数 F = f Cs – f Cl 强度低 （100）（111）（210）… * 系统消光-结构消光 两类以上等同点构成的复杂晶体结构，除遵循所属的点阵消光外，还有附加的消光条件： 结构基元内原子位置不同而进一步产生的附加消光，称为结构消光。 * 多重性因子 P 表示多晶体中同族晶面｛HKL｝的等同晶面数。 P值越大，晶面获得衍射的几率越大，对应的衍射线越强。 d同 θ同 衍射线重叠在同一衍射线环上。 P数值随晶系及晶面指数而变化。 * 多重性因子 P 晶 系 H00 0K0 00L HHH HH0 HK0 0KL H0L HHL HKL 立 方 6 8 12 24 24 48 三 方 六 方 6 2 6 12 24 四 方 4 2 4 8 8 16 斜 方 2 4 8 单 斜 2 4 2 4 三 斜 2 2 2 * 角因子 表征衍射强度直接与衍射角有关的部分。 由于 存在，不同 ，I变化很大。 计算时可直接代入计算或查表。 * 温度因子 e-2M 由于温度作用，晶体中原子在点阵附近作热振动，T↑，偏离振幅↑。 原子热振动导致原子散射波的附加位相，使得某一衍射方向上衍射强度减弱。 原子热振动使点阵中原子排列的周期性受到部分破坏，晶体的衍射条件也受到部分破坏，使I↓。 * 吸收因子 A(θ)