X射线分析y3衍射原理.ppt

晶体对X射线的衍射 1 衍射的概念（1） 1 衍射的概念（2） 1 衍射的概念（3） 1 衍射的概念（4） 2 布拉格方程式 （1） 2 布拉格方程式 （2） 2 布拉格方程式 （3） 2 布拉格方程式 （4） 2 布拉格方程式 （5） 3 布拉格方程式的意义 （1） 3 布拉格方程式的意义 （2） 4 布拉格方程式和衍射方向 5 能检测到的面网间距范围（1） 5 能检测到的面网间距范围（2） * * 1 衍射的概念 2 劳埃方程式 3 布拉格方程式 4 两种方程式的统一 5 布拉格方程式的意义 6 布拉格方程式和衍射方向 7 能检测到的面网间距范围 X射线照射到晶体上发生多种散射，其中衍射现象是一种特殊表现。 晶体的基本特征是：其微观结构（原子、分子或离子的排列）具有三维周期性。 当X射线被散射时，散射波波长＝入射波波长，因此会互相干涉，其结果是在一些特定的方向加强，产生衍射效应。 晶体可能产生衍射的方向决定于： 晶体微观结构的类型（晶胞类型）及其基本尺寸（晶面间距，晶胞参数等）。即取决于晶体构形的几何性质。 产生衍射的强度决定于： 晶胞中的原子种类、数量及其具体分布排列。即取决于晶体的实质内容。 光波的合成： 1. 波长必须相等； 2. 光程差＝波长的整数倍 一个原子对X射线的衍射 晶体的空间格子可划分为一族族平行且等间距的面网。 如前所述，例如对于等轴晶系，d001＝a；即001面网组为一组面网间距等于a，并且彼此平行。 设有一组面网，间距为dhkl，一束平行的波长为?的X射线照射到该面网上，入射角为θ。 假定在其“反射”位置产生了干涉加强的现象——即产生了衍射。 下面来分析产生该种衍射的条件： 现在考虑相邻面产生衍射的条件： 如图所示的面1，2，3，…… 间距为dhkl，相邻两个面上的入射线和散射线的光程差为：MB＋BN， 而MB＝BN＝dhkl sinθ,即光程差为 2dhkl sinθ， 当光程差为波长λ的整数倍时，相干散射波就能互相加强从而产生衍射。 由此得晶面族产生衍射的条件为： 2 d sinθ＝ nλ 式中n为1，2，3，……等整数，θ为相应某一n值的衍射角，n则称衍射级数。 该式即称为布拉格方程，是X射线晶体学中最基本的方程之一。 根据布拉格方程，我们可以把晶体对X射线的衍射看作为“反射”。 但是，这种“反射”并不是任意入射角都能产生的，只有符合布拉格方程的条件才能发生，故又常称为“选择反射”。 据此，每当我们观测到一束衍射线，就能立即想象出产生这个衍射的面网的取向，并且由衍射角θ便可依据布拉格方程计算出这组面网的面网间距（当实验波长也是已知时）。 根据 ?＝2 dsin? 可知： 1）面网间距越大，衍射角度?越小。 2）根据?＝2 dsin? ，要求得d，根据d＝ ?/(2dsin?) ，从而产生了两种不同类型的X射线衍射方法： a） 改变波长：劳埃照相方法 （现在已淘汰） b) 固定波长，通过测定衍射角度的方法求得d。 多晶方法（粉末法）——物相分析 单晶方法——晶体结构解析 对于特定的面网，如(110)，当产生符合布拉格方程式的衍射时，如图所示： 因此在实际测量中所得到的衍射角度都为2?。常说的衍射角度也是以2 ?角记。 根据?＝2 dsin? d＝ ?/(2sin?) ?＝90度时，能获得的d最小，等于波长的一半； ??0度时，d为无穷大。 因此，理论上能检测到的面网间距范围为： ? ? ?/2 但在实际应用时，由于接近于0度的位置有入射光直射的干扰，因此总有一个衍射盲区，一般的衍射分析仪器，盲区为0——3度，因此所检测的面网间距范围约为：30——0.8A (Cu靶)。 小角衍射仪，只分析0.5——5度范围的衍射，分析范围为：几百——10A。 *