X射线衍射技术(新)报告.ppt

金属和合金的典型结构模型 金属和合金的典型结构模型 金属和合金的典型结构模型 1 晶体学知识补充 1 晶体学知识补充 1 晶体学知识补充 1 晶体学知识补充 1 晶体学知识补充 第三节 晶体学简介 第三节 晶体学简介 1 晶体学知识补充 1 晶体学知识补充 1 晶体学简介 第三节 晶体学简介 1 晶体学知识补充 1 晶体学知识补充 1 晶体学简介 1 晶体学简介 1 晶体学知识补充 第三节 晶体学简介 第三节 晶体学简介 d. 当H、K、L全为偶数时，并且H+K+L=4n 时（其中n为任意整数）： FHKL=8fa e. 当H、K、L全为偶数时，而H+K+L不等于4n时： FHKL=0 金刚石型结构属于面心立方布拉菲点阵； 从FHKL计算结果看，凡是H、K、L不为同性数的反射面均不能产生衍射线，这与布拉菲点阵的系统消光规律一致； 但金刚石型结构的晶胞中有八个原子，比一般面心立方结构多四个，需要引入附加的系统消光条件c、d、e。 AuCu3有序固溶体 在395℃左右的临界温度以上时,AuCu3中的金原子和铜原子具有完全无序的面心立方点阵; 在合金点阵的每一个结点上金原子或铜原子存在的几率等于其各自的原子百分数(0.25Au,0.75Cu); --“平均的”Au-Cu原子 无序状态 从统计观点来看，可以认为每个结点上有一个（0.75Cu+0.25Au)平均原子，其原子散射因子为：f平均=0.75fCu+0.25fAu 金原子 铜原子 有序状态 在临界温度以下呈完全有序状态, 金原子仅占据阵胞顶角,而铜原子则占据面心。 有序化过程发生原子排列的变化，必然会引起衍射线强度的变化，因此，可以通过计算每一种原子排列的结构因子，来确定这些变化的本质！ 完全无序 每个晶胞中有4个（0.75Cu+0.25Au)平均原子，其坐标为：0 0 0，1/2 1/2 0 ，1/2 0 1/2 ，0 1/2 1/2 。 当H、K、L全为奇数或偶数时，FHKL=4f平均=(fAu+3fCU); 当H、K、L混杂时，FHKL=0； 因此，在合金处于完全无序状态时，它的衍射花样与任何面心立方金属相类似，在衍射时不存在奇偶混杂指数的反射！ ②完全有序 在这种情况下，金原子占据000坐标位置，而铜原子则占据 ? ? 0 , ? 0 ? , 0 ? ? . 当H、K、L全为奇数或全为偶数时，FHKL=fAu+3fCu; 当H、K、L奇偶混杂时，FHKL=fAu-fCu 有序化合金对于所有的 HKL值都能产生衍射线，它的衍射花样与简单立方相似； 有序化时使布拉菲点阵产生了变化，无序合金的布拉菲点阵为面心立方，而有序合金则为简单立方； 来自指数为全奇或全偶晶面的衍射线为基本线条；因为无论在有序或无序合金的衍射花样中，它们都在同样的位置，并以同样的强度出现； 有序合金的衍射花样中出现的由奇偶混杂指数反射的额外线条为超点阵（超结构）线条； 超点阵线条的存在是有序的确凿证据：当合金处于完全有序状态时, 超点阵线条的强度最强; 当完全处于完全无序时，超点阵线条消失；部分有序时，使超点阵线条的强度变弱； 可以根据超点阵线条强度的变化来测定合金的长程有序度。 3.4 一个小晶体对X射线的散射 前面，在讨论X射线衍射方向时，我们总是假定：一束严格平行的单色X射线照射到无穷大（其含意是指晶体尺寸大于入射线的横截面）的理想完整晶体上； 但是，实际晶体不可能是理想完整的； 因此，在处理衍射强度时，需要有更符合实际情况的晶体结构模型。 1）晶体的不完整模型-----嵌镶结构模型 ①晶体是由许多小的嵌镶块组成的，它们的大小是微米级； 不同的嵌镶块的取向差一般为1---30’。 ②每个嵌镶块内晶体是完整的，嵌镶块间界造成晶体点阵的不连续性； ③ X射线照射的体积中包含许多个嵌镶块； ④ X射线的相干作用只能在嵌镶块内进行。由于嵌镶块之间没有严格的相位关系，不可能发生干涉作用。 α β γ 1 2 3 ⑤在计算衍射线强度时，只要首先求出一个晶块的反射本领，然后将各块的反射线强度相加就可以了。 2）一个小晶体对X射线的相干散射 为了讨论方便，假定小晶体的形状为平行六面体； 它的三个棱边为：N1a、N2b、N3c，其中，N1、N2、N3分别为晶轴方向 上的晶胞数； N1N2N3的乘积等于晶胞的总数； 小晶体完全浸浴在入射线束之中。 推导： ①以简单点阵为例，然后再推广到一般情况； ②简单点阵每个阵胞中只在顶点上有一个原子，晶胞间的相干散射与原子间的相干散射类似； ③其相位差： 式中 晶胞的坐标矢量 倒易点阵的流动矢量 m、n、p-----