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XRD及其晶体结构的相关知识

X射线荧光衍射：

利用初级X射线光子或其他微观离子激发待测物质中的原子，使之产生荧

光(次级X射线)而进行物质成分分析和化学态研究的方法。按激发、色散和探

测方法的不同，分为X射线光谱法(波长色散)和X射线能谱法(能量色散)。

当原子受到X射线光子(原级X射线)或其他微观粒子的激发使原子内层电

子电离而出现空位，原子内层电子重新配位，较外层的电子跃迁到内层电子空

位，并同时放射出次级X射线光子，此即X射线荧光。较外层电子跃迁到内层

电子空位所释放的能量等于两电子能级的能量差，因此，X射线荧光的波长对

不同元素是特征的。

根据色散方式不同，X射线荧光分析仪相应分为X射线荧光光谱仪(波长色

散)和X射线荧光能谱仪(能量色散)。

X射线荧光光谱仪主要由激发、色散、探测、记录及数据处理等单元组成。

激发单元的作用是产生初级X射线。它由高压发生器和X光管组成。后者功率

较大，用水和油同时冷却。色散单元的作用是分出想要波长的X射线。它由样

品室、狭缝、测角仪、分析晶体等部分组成。通过测角器以1∶2速度转动分析

晶体和探测器，可在不同的布拉格角位置上测得不同波长的X射线而作元素的

定性分析。探测器的作用是将X射线光子能量转化为电能，常用的有盖格计数

管、正比计数管、闪烁计数管、半导体探测器等。记录单元由放大器、脉冲幅

度分析器、显示部分组成。通过定标器的脉冲分析信号可以直接输入计算机，

进行联机处理而得到被测元素的含量。

X射线荧光能谱仪没有复杂的分光系统，结构简单。X射线激发源可用X射

线发生器，也可用放射性同位素。能量色散用脉冲幅度分析器。探测器和记录

等与X射线荧光光谱仪相同。

X射线荧光光谱仪和X射线荧光能谱仪各有优缺点。前者分辨率高，对轻、

重元素测定的适应性广。对高低含量的元素测定灵敏度均能满足要求。后者的

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X射线探测的几何效率可提高2~3数量级，灵敏度高。可以对能量范围很宽的X

射线同时进行能量分辨(定性分析)和定量测定。对于能量小于2万电子伏特左

右的能谱的分辨率差。

X射线荧光分析法用于物质成分分析，检出限一般可达10-5~10-6克/克

(g/g)，对许多元素可测到10-7~10-9g/g，用质子激发时，检出可达10-12g/g；

强度测量的再现性好；便于进行无损分析；分析速度快；应用范围广，分析范

围包括原子序数Z≥3的所有元素。除用于物质成分分析外，还可用于原子的基

本性质如氧化数、离子电荷、电负性和化学键等的研究。

步进扫描

试样每转动一步(固定的Δθ)就停下来，测量记录系统开始测量该位置上

的衍射强度。强度的测量也有两种方式：定时计数方式和定数计时方式。然后

试样再转过一步，再进行强度测量。如此一步步进行下去，完成指定角度范围

内衍射图的扫描。用记录仪记录衍射图时，采用步进扫描方式的优点是不受计

数率表RC的影响，没有滞后及RC的平滑效应，分辨率不受RC影响；尤其它在

衍射线强度极弱或背底很高时特别有用，在两者共存时更是如此。因为采用步

进扫描时，可以在每个θ角处作较长时间的计数测量，以得到较大的每步总计

数，从而可减小计数统计起伏的影响。

步进扫描一般耗费时间较多，因而须认真考虑其参数。选择步进宽度时需

考虑两个因素：一是所用接收狭缝宽度，步进宽度至少不应大于狭缝宽度所对

应的角度；二是所测衍射线线形的尖锐程度