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第三章 X射线衍射分析 第一节 X射线衍射图像的形成 衍射仪工作原理 根据布拉格方程，并不是在任何情况下，晶体都能产生衍射的，产生衍射的必要条件是入射x射线的波长入和它与反射面的布拉格角θ必须符合布拉格方程的要求。 因此，·实现衍射的各种方法都是在实验中设法连续地变化波长入．或θ角，来满足衍射几何的要求，以达到产生衍射的目的。 根据实验时采取改变这两个量的方式，可将衍射方法分为下列三种： 1. 劳埃法（The Laue Method） 劳埃的设想：倘若晶体是由对x射线起散射中心作用的原子呈周期排列所构成，而x射线是波长约等于晶体原子间距的电磁波时，就可能利用晶体来衍射x射线。 劳埃在1912年利用连续x射线垂直射入一不动的硫酸铜单晶体，并安放一张底片，以探测衍射光束是否存在，在首次实验中即成功地拍出了世界上第一张晶体衍射照片。 证明了晶体衍射现象的存在；晶体内部原子排列的周期性和x射线的波动性。 劳挨法的特点是晶体固定不动，入射线与各晶面的布拉格角θ也都固定不变，采用白色(连续x射线谱)、靠晶面选择不同波长的x射线来满足布拉格方程的要求 2. 周转晶体法（ Rotating Crystal Method） 将单晶体的某晶轴或某一重要晶向垂直于单色x射线束安装，单晶体四周为围成圆柱形的底片。 摄照时晶体围绕着选定的晶向旋转，旋转轴与底片的中心轴重合。 周转晶体法的特点是入射线波长λ不变，而靠旋转单晶体以连续改变各晶面与入射x射线的θ角来满足布拉格方程的要求。 当晶体不断旋转时，某组晶面会于某瞬间和单色入射x射线束的夹正好满足布拉格方程，于是该瞬间便产生一根衍射线束。 3. 粉末法（ The Powder Method ） 采用单色x射线和多晶体试样，即利用晶粒的不同取向来改变θ，以满足布拉格方程的要求。 多晶体试样一般多采用细粉末，但也可用多晶体块、板、丝等作试样。 衍射线条的位置与强度可以用照相底片感光记录，也可用各种计数器测定。 其主要特点在于采用容易得到的多晶体试样，而其衍射花样(图相)却能提供很多微观分析资料。 粉末法主要用于测定晶体结构，进行 物相的定性 定量分析 精确测定晶体的点阵参数 应力 织构 晶粒度大小 第二节 粉末法（ The Powder Method）（德拜-谢乐法 ） 第二节 粉末法（ The Powder Method）（德拜-谢乐法 ） 第二节 粉末法（ The Powder Method）（德拜-谢乐法 ） 第二节 粉末法（ The Powder Method）（德拜-谢乐法 ） 德拜相的标定 确定物相 点阵类型 点阵参数 确定装片规则 区分低角区/高角区 按步骤进行： 第三节 多晶X射线衍射仪 组成 X射线发生器 测角仪 辐射探测器 记录单元 自动控制单元 XRD常规测量方法 连续扫描 步进扫描 局部扫描 The Powder XRD Method 第三节 多晶X射线衍射仪 第四节 多晶X射线衍射物相分析 一、定性分析 通过XRD分析，确定被检测物质的物相构成。 每种晶体物质都有特定的参数 点阵类型 晶胞参数 晶胞种原子数目 每种物质都具有自己的参数 第四节 多晶X射线衍射物相分析 第四节 多晶X射线衍射物相分析 多晶X射线物相分析方法 已知组元确定物相 已知组元和物相合成过程 已知其中组元或物相 全部未知 薄膜样品 第四节 多晶X射线衍射物相分析 Experimental condition: Powder method Wavelength = 1.540562 ? (Cu Ka) 2q = 10-120° Temperature factor Sample information: iron? Objective: phase identification Indexing: Collect 2q, d, intensity data Match with a known substance Indexing a Powder Pattern Indexing a Powder Pattern Indexing a Powder Pattern Indexing a Powder Pattern Indexing a Powder Pattern X光粉末谱标定 标定纯Al样品的Cu靶粉末谱。l=1.540562 ? 已知Al为面心立方结构，a=4.049?。 X光粉末谱标定 1、计算d值 薄膜样品的XRD 确定薄膜厚度与X射线能量 确定掠射角 注意择优趋向 注意衬底信号干扰 第五节 X射线衍射分析软件简介 pcpdfwin 属于第二代物相检索软件； 在衍