第2章1-多晶体X射线衍射分析方法分解.ppt

以照相机中底片曝光原理解释照相法 粉末多晶中不同的晶面族只要满足衍射条件都将形成各自的反射圆锥。 如何记录下这些衍射花样（同时包括衍射方向和强度）呢？ 其中一类方法是用照相法记录。比如采用平板底片或圆筒形底片等。 * 德拜-谢乐法原理介绍 提问：如何根据衍射花样确定衍射角和强度？ * 展平后对称弧形线之间的距离与衍射角2θ之间的关系？ 2L=4θR（该公式需板书） * 太粗使衍射环不连续，太细导致衍射线宽化 应力的存在导致晶体的原子排布发生变化，导致测试误差 * 避免取向性：样品要轻拿轻放 * 正装法：接口处位于X射线的入口 * 反装法：接口处位于X射线的出口，即X射线从底片的中心射入 * 偏装法：接口处位于X射线的出口和入口之间，在底片上开两个孔 * 但如果样品对X射线强烈吸收，荧光幅射线严重时，也可能出现相反的情况。 * 我们前面讲过，当X射线照射到样品表面时，可能发生衍射，也可能由于样品对X射线的吸收而产生荧光辐射，当我们进行XRD分析的时候，是不希望产生荧光辐射的，因为会产生背景干扰，为了避免XRD分析中产生荧光辐射，在选择阳极靶材时 靶材一般发射两种K系特征谱线，导致产生两套衍射图样，使分析复杂化 选取一种滤波片，使其对Kα吸收很弱，而对Kβ吸收很强 * 额定功率除以管压便得到额定电流. * 辐射探测器又称计数器 * 产地-价格-密闭门 * 实物图 * 原理图 样品台可绕测角仪转动，使样品与X光线呈现不同的夹角，当夹角满足布拉格方程时，在该角度便可以探测到很强的射线，计数器记录下来，角位置在刻度尺K上读出。 * 射探测器接收到的衍射是那些与试样表面平行的晶面产生的衍射。 * 这里面测到了160度，但是我们实际上通常不需要测到这么高的角度 * 因为对称性，只需要测四分之一，90° 通常10-80度，有专门的小角度衍射仪 * ∠SAF=∠SOF=∠SBF 根据聚焦原理：“同一圆周上的同弧圆周角相等”，X光发射点与反射光的聚焦点必定在同一圆周上，换句话说，当一束X射线从S照射到试样表面AOB上，它们的同一（HKL）的衍射线的会聚点F必落到同一聚焦圆上。 采用这个原理的前提是，样品上的点也应该在圆周上，即样品应该和聚焦圆具有相同的曲率，但是实际样品是平板形状，因此只是近似聚焦 * 玻璃外壳-内充惰性气体-阴极为金属圆桶-阳极为同轴金属丝-X射线入射处为窗口，由铍或者云母等低吸收材料制成-阴极和阳极间加有几百伏的电压 X射线入射-管内惰性气体电离出电子-电场加速电子向阳极移动-高速运动的电子也可以使气体电离-连锁反应-极短时间内产生大量电流，计数器输出电压脉冲-即产生衍射的角度会有电压脉冲，否则没有-脉冲大小与入射X射线光子能量成正比-可以用来测定衍射强度 * 增加狭缝宽度可增加光强，但会降低分辨率，通常不用调节狭缝宽度，1度或0.5度 一个试样的测试时间约十来分钟 * * 物相分析在后面介绍 * * 因为德拜法中的吸收因数和温度因数相消，而衍射仪法则不能相消，存在这两种因子 * X射线衍射仪的基本组成部分： X射线发生器 测角仪（核心部分） 辐射探测器 辐射测量电路 （一）X射线衍射仪结构与工作原理 1、测角仪1）测角仪的构造 ? 测角仪的结构 一、测角仪  1、测角仪的构造和工作原理 构造如图。 (1) 粉末试样安装在可旋转试样台H上 (2) X射线源发射出的X射线射向试样； (3) 由试样反射形成的衍射光束，从接收狭缝F处射入计数管C （4）角位置在刻度尺K上读出。 (5) 测量动作： θ-2θ联动 即样品和计数管的转动角速度保持1：2的速比。当H转过θ角度时，E恒转过2θ。这就是试样-计数管的联动(常写作θ-2 θ联动)。 为何采用?-2?联动？ 设计1:2的角速度比，是保证当计数器处于2θ角的位置时，试样表面与入射线的掠射角为θ，从而使入射线与衍射线以试样表面法线为对称轴，在两侧对称分布。 因此，辐射探测器接收到的衍射是那些与试样表面平行的晶面产生的衍射。（虽然有些晶面不平行于试样表面，尽管也产生衍射，但衍射线进不了探测器，不能被接收。） 联动扫描过程中，探测器沿测角仪圆由低2θ角到高2θ角转动，当转到适当的位置时便可接收到一根反射线，这样逐一探测和记录下各条衍射线的位置（2θ角度）和强度，获得衍射谱。 衍射仪法和德拜照相法的花样比较 2、测角仪的聚焦几何 测角仪的衍射线的聚焦条件是根据聚焦原理设计的。 根据聚焦原理：“同一圆周上的同弧圆周角相等”，当一束X射线从S照射到试样表面AOB上，它们的同一（HKL）的衍射线的会聚点F必落到同一聚焦圆上。这时圆周角∠SAF=∠SOF=∠SBF=π-2θ。 二、探测器 探测器的作用：接