倒易点阵是是晶体点阵.PPT

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倒易点阵是是晶体点阵

* 反射球、衍射球与衍射空间 1、反射球的半径和倒易点阵参数:反射球只是一个数学模型,它本身并没有任何单独的含义,只有在它与倒易点阵相互作用(倒易阵点hkl与反射球壳相交)的时候才有意义,即利用反射球的概念来解释晶体衍射的发生。反射球的半径可以是1/?,也可以是无标量的单位1,因此劳埃方程也可以表述为:S - S0 = ?H。如果反射球半径为1/?,则倒易点阵的参数是a*, b*, c*, ?*, ?*, ?*, 如果反射球半径为1,则倒易点阵的参数是? a*, ? b*, ? c*, ?*, ?*, ?*。 显然,倒易点阵只是解释衍射现象的一种数学模型,没有实在的物理意义,同样,反射球也仅是一种数学上的表达,不是物理实在。但倒易点阵与反射球的相互作用却十分清晰地描述了X射线对晶体的衍射现象,准确地描述了衍射的发生、衍射的方向和整个衍射过程。如果不考虑衍射的时间次序,那么反射球与倒易点阵相互作用的全过程就会给出一个完整的衍射空间。 2、衍射级数与倒易阵点列 入射X射线的单位矢量S0永远通过反射球的中心到达球壳的O点,而O点又永远与倒易点阵的原点000相互重合在一起。晶体与X射线相对方位发生改变将意味着反射球与倒易点阵的相对位置发生相应改变。 由左图我们可以看到,对于一个二维hk0的倒易点阵平面,当反射球与倒易点阵的相对位置发生变化时,对于阵点列将会有机会与反射球壳相碰,在S方向上发生衍射。在一个阵点列上,任何一个倒易阵点hk0的倒易矢量与基本倒易矢量H方向一致。如图中的110, 220, …… nn0。所不同的是数值(指数(标))的变化,110指标表示的是该倒易阵点列的一级衍射,nn0则表示了该倒易阵点列的第n级衍射。注意,虽然H的方向一致,但衍射角?是不同的,级数越高,衍射角越大。 3、衍射球 根据衍射原理,只要晶体的倒易阵点与反射球壳相碰,就可在S方向上产生衍射。不难理解,只要充分改变入射X射线与晶体倒易点阵的相对取向,就有可能使得反射球壳与倒易阵点完全相碰,获得所有的衍射点hkl。显而易见,所有可能的衍射点的数目是由反射球的大小(反射球半径1/?)即X射线的波长所和晶体倒易点阵单位格子决定的,亦即以倒易点阵原点000为圆心,以2/ ? 为半径的球体积内全部倒易阵点数目m决定。此以2/ ? 为半径的球称作衍射球。 衍射球 4、衍射分辨率: 根据Bragg方程: 2dsin? = n?,分辨率:d= n? / 2sin? 2? 晶体至探测器的距离D X射线 L tan 2? = L/D, 可求出?值,进而求出分辨率。 衍射空间的对称性 如果把晶体中的考虑为一族一族的晶面,这些晶面对X射线在满足布拉格方程定义的方向进行反射。X射线从这一面族的正面或反面以相同的?角衍射时,在不考虑反常散射的情况下,其效果是完全一样的只是差了180度。此即衍射球的上半球和下半球的关系。 因此不管晶体是否具有对称中心,在晶体的衍射空间中都具有对称中心,这就是晶体学中著名的衍射中心对称定律(Friedel’s Law)。 因此,在衍射空间中,我们无从区分晶体是否具有对称中心的对称性,因为从衍射图案上,不管晶体是否有对称中心,衍射hkl和-h-k-l无论从强度还是形状都是一样的。这也就是我们在收集晶体衍射数据时,收半球的数据就足够了的原因。 但如果在晶体中存在某种具有反常散射的元素,晶体具有反常散射效应时,就破坏了衍射的中心对称定律。我们要专门地收集hkl和-h-k-l,以满足结构解析的需要。 由于衍射的中心对称,在衍射空间中,晶体中存在的滑移面和螺旋轴对称在衍射空间中消失,滑移面对称退化为普通对称面,螺旋轴退化为普通的旋转轴,没有对称中心的增加了一个对称中心。因此,晶体的衍射空间对称由230个空间群退化为11个,称为劳埃群。它们是: -1, 2/m, mmm, -3, -3/m, 6/m, 6/mmm, 4/m, 4/mmm, m3, m-3m 一个劳埃群包括了不止一个的点群,从衍射图案上,我们无从判断晶体是否存在对称中心。 虽然衍射空间的对称中丢失了螺旋轴和滑移面的对称性,但在某些特殊的晶体倒易空间位置,由于存在着对称操作的平移,会导致衍射空间中某种类型的衍射点的系统消失,并可据此判断晶体中是否存在螺旋轴和滑移面。 普通对称面与滑移面 2次轴与21轴 滑移面和螺旋轴引起衍射空间某些衍射点系统消光的规律 螺旋轴 滑移面 根据衍射空间的系统相关规律,我们可从晶体的衍射图案中,按照不同类型的衍射,寻找其系统消光规律,判断一个未知晶体的空间对称群。 1、从hkl类型的衍射系统相关情况,识别出格子的类型; 2、根据二维hk0, h0l, 0kl类型的衍射系统相关规律,识别出是否含有滑移面; 3、根据一维h00, 0k0, 00l类型的衍射系

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