第五讲X射线衍射分析.ppt

2006-09-18 X射线衍射强度 材料化学研究方法 3.3.1 X射线衍射强度的计算 X射线衍射强度计算涉及因素较多，问题比较复杂。 一般从基元散射，即一个电子对X射线的（相干）散射强度开始，逐步进行处理。 对于这种情况，任意方向上原子散射强度因各电子散射线间的干涉作用而应该小于Z2Ie，因此，引入一个因子f，可以将原子散射强度表达为： 结构因子:以电子散射能力为单位，反映单胞内所有原子对不同晶面（HKL）散射能力的贡献的参量 系统消光与衍射的充分必要条件 晶胞沿(HKL)面反射方向散射即衍射强度（Ib）HKL=?FHKL?2Ie，若?FHKL?2=0，则（Ib）HKL=0，这就意味着(HKL)面衍射线的消失。 这种因?F?2=0而使衍射线消失的现象称为系统消光。 系统消光与衍射的充分必要条件 由此可知，衍射产生的充分必要条件应为：衍射必要条件(衍射矢量方程或其它等效形式)加?F?2≠0。 系统消光有点阵消光与结构消光两类 点阵消光取决于晶胞中原子(阵点)位置而导致的?F?2=0的现象。 实际晶体中，位于阵点上的结构基元若非由一个原子组成，则结构基元内各原子散射波间相互干涉也可能产生?F?2=0的现象，此种在点阵消光的基础上，因结构基元内原子位置不同而进一步产生的附加消光现象，称为结构消光。 晶胞对X射线的散射规律（掌握） 影响衍射强度的其它因素 重复因数PHKL ：多重性因子 温度因数e-2M ：温度因子 吸收因数A(?) ：吸收因子 角因数?(?) 多重因数PHKL 等同晶面组：晶体中晶面间距相等的晶面组，等同晶面的衍射线空间方位是相同的，即它们的衍射线是相互重叠的。 当考虑某一个晶面的X射线衍射时，我们必须要考虑等同晶面组中其它晶面对这一衍射的贡献。由于这种贡献的不同，我们用一种因子来表示。即多重性因子。 多重因数PHKL 多重性因子 ：晶体中各(HKL)面的等同晶面(组)的数目称为各自的多重性因子(PHKL)。 以立方系为例，(100)面共有6组等同晶面，故P100=6；(111)面有8组等同晶面，则P111=8。 PHKL值越大，即参与(HKL)衍射的等同晶面数越多，则对(HKL)衍射强度的贡献越大。 吸收因子：设无吸收时，A(?)＝1；吸收越多，衍射强度衰减程度越大，则A(?)越小。 　　　　　A(?)＝kI/I0 样品半径越大，线吸收系数越大，则对于X射线的吸收就越大。 A(?)就越小。 ?值越大， A(?)就越大 对于衍射仪法来说，若是平板状试样，而且试样足够厚，则吸收因数是一个与衍射角无关的常数。 晶体的原子是围绕其平衡位置振动的。这种振动我们习惯上称为热振动。 热振动对于衍射强度的影响： 由于附加位相差的存在，因此，晶体的衍射强度会发生变化。造成这种变化的因数我们称为温度因子。 温度因子 ：热振动随温度升高而加剧。在衍射强度公式中引入温度因子以校正温度(热振动)对衍射强度的影响。 温度因子物理意义为考虑原子热振动时的衍射强度（IT）与不考虑原子热振动时的衍射强度（I）之比。 由于原子热振动方向的无规性，故除减弱反射线方向衍射强度外，增加了非衍射各个方向的散射强度，此现象称为热漫散射，其结果是引起衍射花样背底的增高。 * * * X射线衍射强度：严格地说就是单位时间内通过与衍射方向垂直的的单位面积上X－Ray光量子数目。在衍射仪上表现的是衍射峰的高低，在照相底片上则反映为亮度。 3.3 X射线衍射束的强度 一个电子的散射强度 一个原子散射强度 一个晶胞衍射强度 一个小晶体散射与衍射积分强度 粉末多晶体HKL晶面的衍射强度 一束非偏振的X射线沿Oy方向传播，在O点与电子碰撞发生散射，那么距离O点上一点P点（OP＝R、OX与OP夹2?角）的散射强度为： 偏振因子 R P O 2? y 非偏振X射线的Thomson散射公式 A,一个电子对X射线的散射 偏振因子的物理意义：它表示散射强度在空间各个方向是不一样的，它与2θ有关。 B,一个原子对X射线的散射 原子：原子核+电子 原子核散射强度由于比电子散射小很多，可以忽略 一个原子对入射X射线的散射是原子中各电子散射波相互干涉的结果。 即原子的散射实际上主要是原子中的电子的散射波的叠加。 对于一个有Z个电子的原子,有两种情况: 第一种“理想”的情况:假设所以电子集中在一点，则各个电子散射波之间不存在位相差，那么一个原子的散射可看成Z个电子散射的简单叠加。 B,一个原子对X射线的散射 其中Ae为一个电子散射的振幅。 二种理想态： 1、当入射线的方向与各电子散射线方向相同，因为，散射角为零，所以相位差等于零，可以视为理想态。 2、当入射线波长远大于原子半径时，此时，散射线间位相差也可以视为零，等效为理想态 若不是理想态，那么对于原子中的各个电子是