材料分析与测试课件chapter 3上.ppt

多晶体X射线衍射分析方法 劳厄法： Laue 连续x-ray投射到固定的单晶体试样上产生衍射的一种实验方法，x-ray具有较高的强度，可在较短的时间得到清晰的衍射花样。 （λ变） 垂直于入射线束的照相底片记录花样。 衍射花样由衍射斑点组成，有规律分布。 此方法能够反映出晶体的取向和对称性。 劳厄法： 转晶法： (Rotation Method) 单色x-ray（K系）照射转动的单晶体试样的衍射方法。（θ变） 以样品转动轴为轴的圆环形底片记录衍射花样。 此法用于测定试样的晶胞常数，根据衍射花样能准确测定晶体的衍射方向和强度。 转晶法： 底片 入射 X射线 衍射照片及衍射图 一束波长λ的平行x-ray照射到晶面间距为d的一组晶面上，当入射角θ满足布拉格方程时，即可发生衍射。 单晶体在衍射方向上可得到一个个分立的衍射点。 多晶体的衍射花样是所有单晶颗粒衍射的总和。 粉晶法衍射原理 粉晶法衍射原理 实验中晶体均匀旋转，促使更多的晶面有机会处于上述位置。由于θ相同，结果形成“空间圆锥体”。 圆锥体顶角为4θ，母线为衍射线方向。 一个“衍射锥”代表晶体中一组特定的晶面。 入射X射线 样品 V IV III II I 2? 1 2?2 r 粉晶法衍射原理 其它晶面产生衍射，形成各自的衍射锥，只是锥角不同。 圆锥的数目等于满足布拉格方程的晶面数。 底片垂直于x-ray方向安装时，衍射线在底片上构成许多同心圆（衍射圆环）。 德拜照相法 如何记录下这些衍射花样呢？一种方法是用平板底片被X射线衍射线照射感光，从而记录底片与反射圆锥的交线。如果将底片与入射束垂直放置，那么在底片上将得到一个个同心圆环，这就是针孔照相法。 但是受底片大小的限制，一张底片不能记录下所有的衍射花样。如何解决这个问题？德拜和谢乐等设计了一种新方法。将一个长条形底片圈成一个圆，以试样为圆心，以X射线入射方向为直径放置圈成的圆底片（见图3-2）。这样圆圈底片和所有反射圆锥相交形成一个个弧形线对，从而可以记录下所有衍射花样，这种方法就是德拜-谢乐照相法。 记录下衍射花样的圆圈底片，展平后可以测量弧形线对的距离2L，进一步可求出L对应的反射圆锥的半顶角2θ，从而可以标定衍射花样。 德拜照相法 德拜相机 德拜相机结构简单，主要由相机圆筒、光栏、承光管和位于圆筒中心的试样架构成。相机圆筒上下有结合紧密的底盖密封，与圆筒内壁周长相等的底片，圈成圆圈紧贴圆筒内壁安装，并有卡环保证底片紧贴圆筒 德拜相机 相机圆筒常常设计为内圆周长为180mm和360mm，对应的圆直径为φ57.3mm和φ114.6mm。 这样的设计目的是使底片在长度方向上每毫米对应圆心角2°和1°，为将底片上测量的弧形线对距离2L折算成4θ，2θ角提供方便。 德拜相机 德拜相机中试样放置在位于圆筒中心轴线的试样架上。为校正试样偏心，在试样架上设有调中心的部件。圆筒半高处沿直径方向开两圆孔，一端插入光栏，另一端插入承光管。光栏的作用是限制照射到样品光束的大小和发散度。承光管包括让X射线通过的小铜管以及在底部安放的黑纸、荧光纸、和铅玻璃。黑纸可以挡住可见光到相机的去路，荧光纸可显示X射线的有无和位置，铅玻璃则可以防护X射线对人体的有害影响。承光管有两个作用，其一可以检查X射线对样品的照准情况，其二可以将透过试样后入射线在管内产生的衍射和散射吸收，避免这些射线混入样品的衍射花样，给分析带来困难 底片安装方法 1正装法：底片中心开一圆孔，底片两端中心开半圆孔。底片安装时光栏穿过两个半圆孔和成的圆孔，承光管穿过中心圆孔 2反装法：底片开孔位置同上，但底片安装时光栏穿过中心孔 3偏装法：底片上开两个圆孔，间距仍然是πR。当底片围成圆时，接头位于射线束的垂线上。底片安装时光栏穿过一个圆孔，承光管穿过另一个圆孔。 偏装法 根据衍射几何关系，偏装法固定了两个圆孔位置后就能求出相机的真实圆周长度（图3-6）。 由图可见A+B=2πR，其中R就是真实半径。所以偏装法可以消除底片收缩、试样偏心、相机直径不准等造成的误差。 衍射花样的测量和计算1