[工程科技]X射线-XRD简化.ppt

第一章 X射线衍射分析 连续光谱： 管压低时，电子撞击阳极的时间和条件不一致，行成了各种波长的连续光谱 特征光谱： 原子内层次电子跃迁发出的辐射，与靶材有关，X射线管的管压超过靶的某一激发电位时才有标识光谱 X射线的散射 X射线的吸收 X射线能量在通过物质时转变为其它形式的能量。对X射线而言，即发生了能量损耗, 主要是由原子内部的电子跃迁引起的。 1 ）特征X射线 2）俄歇电子 3 ）光电子 1 ）特征X射线 ?E = h? = hc/? 以特征X射线作为信号的分析手段: X射线荧光光谱分析(XFS) 电子探计X射线显微分析（EPMA） 前者的入射束是X射线，而后者的入射束是电子束。 二者的分析仪器都分为能谱仪（EDS）和波谱仪（WDS）两种。 2 ）俄歇电子 2 ）俄歇电子 元素在样品中所处的化学环境同样会造成电子的结合能的微小差异，导致俄歇电子能量的化学位移，因此根据俄歇电子的动能可以确定元素类型，以及元素的化学环境。 俄歇电子谱仪（AES）。俄歇电子能谱仪所用的信号电子激发源是电子束。利用俄歇电子能谱可以进行定兴和半定量的化学成分分析。 同种原子处于不同化学环境而引起的电子结合能的变化，在谱线上造成的位移称为化学位移。 化学环境不同有两方面含义：一是指与它结合的元素种类和数量不同；二是指原子具有不同的价态。 3)光电子 3 ）光电子 各原子的不同轨道电子的结合能是一定的，具有标识性；此外，同种原子处于不同化学环境也会引起电子结合能的变化，因此，可以检测光电子的动能，由光电发射定律得知相应能级的结合能，来进行元素的鉴别、原子价态的确定、以及原子所处的化学环境的探测。 利用光电子进行成分分析的仪器有X射线光电子谱仪（XPS）和紫外光电子谱仪（UPS），分别采用X射线和紫外光作为入射光源。 俄歇效应 原子在入射X射线光子或电子的作用下失掉K层电子，处于K激发态；当L层电子填充空位时，放出E-E能量，产生两种效应： (1) 荧光X射线； (2) 产生二次电离，使另一个核外电子成为二次电子——俄歇电子。 干涉面指数： 晶面（hkl）的n级反射面（nh nk nl），用符号（HKL）表示，称为反射面或干涉面，为简化问题而假设的虚拟晶面。 对立方晶系： 晶面间距与晶面指数的关系： dhkl=a/（h2+k2+l2） 干涉面间距与干涉指数的关系： dHKL=a/（H2+K2+L2） 立方晶系指数标定 令 H2+K2+L2 = m 同一花样中，任意线条λ、α为定值，各衍射线条的 ∶ ∶…＝ ∶ ∶… 值测定后，即可得到 的顺序比值。 得出对应各条线的干涉指数。 立方晶系点阵消光规律 按多晶衍射原理，用衍射光子探测器和测角仪来纪录衍射线位置及强度，I～θ曲线记录衍射花样，进行晶体衍射实验的设备称为x-ray衍射仪。 优点： 检测快速，工作效率高。 操作简单，数据处理方便，精度高，自动化程度高。 应用范围广泛。（高温衍射工作） 基本原理 每一种晶体物质都有各自的晶体结构，当x射线穿过晶体时，每一种晶体物质都有自己独特的衍射花纹。 衍射花纹的特征可以用各个衍射面族的面间距d（与晶胞的形状和大小有关 ）和衍射线的相对强度I/I0 （与粒子的种类及其在晶胞中的位置有关）来表示。 d和I/I0是晶体结构的必然反映，可根据它们来鉴别结晶物质的物相。 扫描方式 连续扫描 较快获得宽角度的连续衍射图（如，4°/min测20-100°的花样仅需20min），计数率计跟踪记录得到数据，存在滞后效应 步进扫描 精确测定衍射峰的积分强度和峰位 设定步进宽度（0.02°）和步进时间（5s）逐点测定各衍射角对应的衍射强度（每点的总脉冲数/计数时间），无之后效应，统计波动影响小，精度高，费时，适合测小角度范围 衍射花样3个基本要素：① 衍射线的峰位；② 线形；③ 强度 纵坐标的单位：每秒脉冲数， CPS 衍射线强度测定 （i）峰高强度：衍射线的峰高对应的强度。 （ii）积分强度：曲线以下背底以上区域面积。 物相分析步骤 1、确定d值和强度I/I0值（估计） 2、查索引 3、得到编号 4、查卡片 5、确定物质或物相 峰位确定 1、峰顶法 2、切线法 3、半高宽中点法 4、7/8高度法 5、中点连线法 物相分析方法（X射线衍射分析） 物相分析-----测定元素（当样品为纯物质时）  -----测定物相（当样品为化合物或固溶体时） 材料的成份和组织结构是决定其性能的基本因素 化学分析能给出材料的成份， 金相分析能揭示材料的显微形貌，