[理学]X射线衍射分析方法的应用.ppt

第4章 X射线衍射分析方法的其它应用 4.1多晶体点阵常数的精确测定 多晶粉末衍射可用于已知材料点阵常数的精确测定：点阵常数是晶体物质的基本结构参数，它与晶体原子间的结合能有直接的关系，点降常数的变化反映了晶体内部成分、受力状态、空位浓度等的变化。所以点阵常数的精确测定可用于晶体缺陷及固溶体的研究、测量膨胀系数及物质的真实密度，而通过点阵常数的变化测定弹性应力已发展为一种专门的方法。 精确测定已知多晶材料点阵常数的基本步骤： 1获取待测试样的粉末衍射相，用照相法或衍射仪法 2根据衍射线的角位置计算晶面间距d； 3标定各衍射线条的指数hkl(指标化)； 4内d及相应的hkl计算点阵常数(a,b,c等) 5消除误差； 6得到精确的点阵常数值。 0、 粉末衍射花样的指标化 要计算点阵常数，首先必须知道各衍射线条对应的晶面指数。当作完物相定性分析后，如果没有获悉晶面指数资料，就需要对衍射花样进行指标化。衍射线的指标化、除了在晶体结构分析工作中是必不可少的前提外，在物构鉴定方面也有重要意义、指标化的规律同时也反映了各种点阵衍射线条分布的持点。主要介绍常见的立方、四方和斜方晶体粉末衍射花样的指标化问题。 1、晶胞参数已知时衍射线的指标化 要计算点阵常数，首先必须知道各衍射线条对应的晶面指数。当作完物相定性分析后，如果没有获悉晶面指数资料，就需要对衍射花样进行指标化。衍射线的指标化、除了在晶体结构分析工作中是必不可少的前提外，在物构鉴定方面也有重要意义、指标化的规律同时也反映了各种点阵衍射线条分布的持点。主要介绍常见的立方、四方和斜方晶体粉末衍射花样的指标化问题。 1、晶胞参数已知时衍射线的指标化 根据面网间距d的计算公式和布拉格公式可以得出各晶系中衍射线的掠射角，即半衍射角与晶胞参数及衍射指标之间有如下关系式： 1、晶胞参数已知时衍射线的指标化 2．晶胞参数未知时衍射线的指标化 2．晶胞参数未知时衍射线的指标化 3．精确测定多晶体点阵常数的方法 3．精确测定多晶体点阵常数的方法 3．精确测定多晶体点阵常数的方法 4 、引起测量误差的原因 误差来源主要有： (1)仪器引起的误差 仪器未能很好地校准引起的误差，如：试样的基准面及2θ的0位置。 (2)试样引起的误差 试样系平板状，与聚焦圆不能重合而散焦；试样表面与衍射仪轴不重合；试样对x射线有一定的透明度，吸收越小x射线穿透越深．这样就造成不仅试样表回反射x射线，而且靠近表面的内表面也要参与反射，相当试样偏离衍射仪轴。 (3)入射线引起的误差 入射线的色散和角因子的作用使线形不对称；人射线发散等。 (4)测试方法引起误差 连续扫描时，扫描速度、记录仪时间常数、记录仪角度标记能造成衍射角位移。衍射仪的误差较为复杂，目前虽有—些经验表达式，但还没有公认可靠的外推函数。 4.2 晶体结晶度的测定 x射线衍射分析方法主要应用于结晶物质，但一个物质的结晶度也直接影响了衍射线的强度和形状。 结晶度即结晶的完整程度，结晶完整的晶体，晶粒较大，内部质点的排列比较规则，衍射谱线强、尖锐而且对称，衍射峰的半高宽接近仪器测量宽度，即仪器本身的自然宽度；而结晶度差的晶体，往往是晶粒过于细小，晶体中有错位等缺陷，使衍射线峰形宽阔而弥散。 晶体结晶度的测定 结晶度愈差，衍射能力越弱(如图5-37中的a谱图) 衍射峰越宽，直至消失在背景之中(如图5-38中的谱线2)， 晶体结晶度的测定 在x射线衍射测定结晶度的方法中，有—些理论基础较好的方法，例如：常用的鲁兰德(Ruland)法就是其中之一，但这些方法均须进行各种因子修正，其实验工作量和数据处理工作量均较大，所以应用并不普遍。而实际应用中更多的是采用经验方法，根据不同物质的特征衍射线的强度和形状，采用不同的处理和计算方法来评定、估计其结晶程度。 4.3 晶粒尺寸的测定——测试原理 (1)测试原理 测定晶体尺寸大小的方法，一般是采用著名的谢乐Scherrer公式，即： 晶粒尺寸的测定——仪器宽化校正 (2)仪器宽化校正 仪器方面的一系列误差来源，会导致衍射峰位置的移动和峰形不对称，同时也导致了衍射峰的宽化，这种宽化称做仪器宽化。 仪器宽化的校正，一般选用一种其本身的样品宽化可以忽略的标准样品，它应满足以下几个条件：晶粒尺寸不能太小，一般可取过300目筛，但不过500目筛；晶体内无不均匀应变，各晶粒的晶胞常数相同；最好与待测样品的吸收系数相同：还要对Kα双线进行分离，求得从Kα1所产生的真实宽度，才能代入谢乐公式计算晶粒尺寸。 晶粒尺寸的测定 计算时要注意，谢乐公式所得到的晶粒尺寸与所测的