多晶体分析方法及应用.ppt

基础：X射线产生、 X射线在晶体中衍射基本原理； 本章将介绍：X射线衍射基本实验方法及应用。主要包括： 第一节 多晶衍射方法 第二节 X射线物相分析 第三节 点阵常数的精确测定 第四节 宏观应力测定 第五节 微观应力及晶粒尺寸测定 第六节 非晶态物质衍射及X射线动态分析;第一节 多晶衍射方法 ;一、德拜-谢乐法（Debye-Scherrer method）;（一）德拜像摄照;（一）德拜像摄照;（一）德拜像摄照;（一）德拜像摄照;（一）德拜像摄照;（二）德拜像分析;1. 德拜像测量和计算：（衍射线位置和强度） 判别底片安装方法，区分高角区（宽、浅）和低角区（窄、深）； 游标卡尺测量衍射线对距离，估计衍射线相对黑度。 测量和计算步骤： 对各弧对标号，作基线；（从低角区起始） 测量有效周长； 测量并计算弧线对的间距； 计算衍射角； 计算晶面间距； 估计或测量相对强度； 查卡片确定物相;德拜法衍射几何及德拜像图 ;（2）对背射区，即2θ＞90o时 ;③由各衍射角θ1、 θ2 、θ3…，再算出对应反射面间距 d 。;⑤查卡片：由衍射花样测量和计算，得出各衍射角θ、晶面间距 d 及对应的相对强度 I/I1。即 θ1、θ2、 θ2 …， d1、d2、d3 …， I1/I1、 I2/I1、 I3/I1 …， 对照物质的标准卡片，若此两项均与某卡片数据很好符合，则该卡片所载物质即为待定物质。 物相鉴定即告完全。 ;2. 衍射花样标定 标定各衍射线对应的晶面指数，即衍射花样指数化。是测定被测物质的晶体结构、晶格常数、物相等信息的基础。 衍射花样指数化方法：不同晶系，其方法各不相同。 ;指标化方法二：以立方晶系为例。 ;②对同一物相各衍射线： sin2θ从小到大顺序比等于相应晶面指数平方和（N）顺序比，;可见： sin2θ的连比数列可间接反映晶体结构特征。由此可判断被测物质的点阵类型。;立方晶系：各点阵前10条衍射线的干涉指数、干涉指数平方和及其顺序比（sin2θ顺序比），如下表。;不同结构类型，其Ni／N1 顺序比（sin2θ比）各不同。 简单立方与体心立方：Ni／N1 顺序比虽??同，但在衍射花样上是有差别的。可从Ni／N1顺序比和相对强度（多重因子）来区别。 ;1） 若衍射线条多于 7 根 体心立方：线条间隔均匀。 简单立方：线条出现空缺；Ni／N1 顺序比没有7、15、23等数值；;2）当衍射线条较少时：用头两根衍射线强度作判别； 简单立方：100和110，多重性因子为6和12，第二线强； 体心立方：110和200，多重性因子为12和6；第一线强；;（三）德拜像误差及其修正;衍射仪法优点： 分析方便、快捷、强度相对精确、精度高、制样简便、自动化程度高等，是晶体结构分析的主要设备。 衍射仪： 高精度测角仪－－－－－－直接测量衍射角； 电子计数器（计数管）－－测定衍射强度。 衍射仪分类： 1、多晶广角衍射仪：测定范围2θ（30～1600）。 2、小角散射衍射仪：角度更低2θ≤ 30，便于大分子及微纳米尺寸颗粒的测定。 3、单晶四圆衍射仪：用于单晶结构分析。;为此关键要解决的技术问题是： ① X射线接收装置——计数管； ② 衍射强度须适当加大，可使用板状试样； ③ 相同（hkl）晶面是全方位散射的，故要解决聚焦问题； ④ 计数管移动要满足布拉格条件，解决满足衍射条件问题。 这些是由几个机构实现的。 1. 测角仪——解决聚焦和测量角度问题； 2. 探测器——解决记录、分析衍射线强度问题。 ;（一）X射线衍射仪构造;德国布鲁克AXS公司衍射仪;美国热电Thermo-瑞士ARL公司衍射仪;日本理学高功率转靶衍射仪;测角仪构造： （1）样品台 H：位于测角仪中心，可绕O轴旋转；平板试样 C 置于样品台上，与测角仪中心重合，误差≤0.1mm。 （2）X射线源 S：由光管阳极靶 T 上的线状焦点S发出的发散光束。光源 S位于测角仪圆周上。 （3）狭缝 A、B：目的：限制入射光发散度、获得平行光束、控制X光在样品上照射面积。 （4）支架E：固定狭缝B、接收光阑F和计数管G等，可绕 O 轴转动（即与样品台同轴）， 衍射角：从刻度盘K上读取。 ;光路布置：发散X光 S 投射到试样C上，衍射线在光阑F处形成焦点，进入计数管G 。 ;测角