材料分析测试方法-4.ppt

X射线衍射方法 结构因子（Fhkl） 结构因子——定量表征原子排布以及原子种类对衍射强度影响规律的参数，用单胞内所以原子的散射波在衍射方向上的合成振幅来表示。 一个电子对X射线的散射 电子对X射线散射的本质——X射线光子与电子作用时，迫使电子绕平衡位置振动，产生相同频率和波长与入射束相同。 电子散射强度——汤姆孙公式 电子散射强度与散射角有关 （2θ= 0 处，散射强度最强，为相干散射） 一个原子对X射线的散射 原子对X射线散射：完全由其中所含的电子产生。 原子的散射强度：Ia= f Ie （f ≤ Z） 原子散射因子—以一个电子散射波振幅为单位度量的一个原子的散射波的振幅，反映一个原子将X射线散射到某一方向的效率。 一个晶胞对X射线的散射——结构振幅 或 结构因子F 结构因子的计算 一个晶体对X射线的衍射——形状因子 按位相对所有晶胞的散射波进行叠加，就得到整个晶体的散射波的合成波，即得到衍射束强度。 强度与振幅的平方成正比，故 消光规律： 简单点阵： 任意 (hkl) 晶面均可产生衍射，无消光 体心点阵： 当 h+k+l = 2n，(hkl) 晶面衍射 当 h+k+l = 2n+1，(hkl) 晶面消光 面心点阵： 当 h、k、l 全奇或全偶， (hkl)晶面衍射 当 h、k、l 奇偶混杂， (hkl) 晶面消光 3.3 多晶的衍射强度 多晶粉末的衍射强度除了与结构因子有关外，还与衍射方向、样品吸收等因素有关。 一、多重性因子 对多晶体试样，因同一{ hkl } 晶面族的各晶面组面间距相同，由布拉格方程知它们具有相同的θ，其衍射线构成同一衍射圆锥的母线。通常将同一晶面族中等同晶面数P 称为多重性因子，用Phkl 表示。 显然，在其它条件相间的情况下，多重性因子越大，则参与衍射的晶粒数越多，或者说，每一晶粒参与衍射的几率越多。 对于立方晶系 {100}晶面族有__个等同晶面，P100 = __ {111}晶面族有__个等同晶面，P111 = __ {123}晶面族有__个等同晶面，P123 = __ 注意多重性因子P与晶系有关！ 不同晶系和指数的P值见附录 二、角因子 因为实际晶体不一定是完整的，存在大小、厚薄、形状等不同；另外，X射线的波长也不是绝对单一，入射束之间也不是绝对平行，而是有一定的发散角。这样，X射线衍射强度将受到X射线入射角、参与衍射的晶粒数、衍射角的大小等因素的影响。 在偏离布拉格角时衍射强度也不为零 衍射线 衍射峰 将上述几种因素合并在一起，有： 分别表示晶粒大小、晶粒个数、单位弧长积分强度的影响，总称为洛伦兹因子 与极化因子合并，则有： 化简得 三、吸收因子 X射线穿过试样时，必然有一些被试样所吸收。试样的形状各异，X射线在试样中穿过的路径不同，被吸收的程度也各异。 1.圆柱试样的吸收因素， 反射和背反射的吸收不同，吸收与θ有关。 2.平板试样的吸收因素， 在入射角与反射角相等时，吸收与θ无关。 圆柱样品的吸收随θ角降低而增大 四、温度因子 原子本身是在振动的，且振幅随温度升高而增大。 当温度升高，原子振动加剧，必然给衍射带来影响，主要表现在：1.晶胞膨胀；2.衍射线强度减小；3.产生非相干散射。 温度因子定义：有热振动时的衍射强度与无热振动时的衍射强度之比 综合考虑，温度因子为e-2M (M为与θ、λ、T有关的函数) 五、粉末法衍射强度 1.强度绝对值 2. 相对强度 实际工作时无需测量I0值，一般只需要强度的相对值，即相对积分强度，它时同一衍射花样的同一物相各衍射线的相互比较。 去掉常数项，得： 德拜法的衍射相对强度 衍射仪法的衍射相对强度 衍射强度公式的适用条件 存在织构时，衍射强度公式不适用。 对于粉末试样或多晶体材料，如果晶粒尺寸粗大，会引起强度的衰减，此时强度公式不适用 3.4 积分强度计算 例：以CuKα线照射铜多晶粉末样品，试计算前4条衍射线的位置和相对强度。 （已知：λ=0.15405nm，a=0.3615nm） 第三章作业 P41，第6题 （W，bcc，aw = 0.3164nm） 多晶体X射线衍射分析方法 4.1 德拜照相法 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衍射圆锥。 如何记录下这些衍射花样呢？ 一种方法是用平板底片，记录底片与反射圆锥的交线。如果将底片与入射束垂直放置，那么在底片上将得到