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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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把戏。 变,垂直于入射线束的照相底片记录把戏。,衍射把戏由衍射斑点组成，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-rayK系照射转动的单晶体试样的衍射方法。变,以样品转动轴为轴的圆环形底片记录衍射把戏。,此法用于测定试样的晶胞常数，根据衍射把戏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,一束波长的平行x-ray照射到晶面间距为d的一组晶面上，当入射角满足布拉格方程时，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。,多晶体的衍射把戏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，促使更多的晶面有时机处于上述位置。由于相同，结果形成“空间圆锥体。,圆锥体顶角为4，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把戏呢？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把戏。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把戏，这种方法就是德拜-谢乐照相法。,记录下衍射把戏的圆圈底片，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2，从而可以标定衍射把戏。,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57.3mm和114.6mm。,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4，2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，铅玻璃那么可以防护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，防止这些射线混入样品的衍射把戏，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R。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=2R，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。,衍射把戏的测量和计算1,衍射把戏的测量和计算2,德拜法的试样制备,首先，试样必须具有代表性；其次试样粉末尺寸大小要适中，第三是试样粉末不能存在应力,脆性材料可以用碾压或用研钵研磨的方法获取；对于塑性材料如金属、合金等可以用锉刀锉出碎屑粉末,德拜法中的试样尺寸为(0.4-0.8)(5-10)mm的圆柱样品。制备方法有：1用细玻璃丝涂上胶水后，捻动玻璃丝粘结粉末。2采用石英毛细管、玻璃毛细管来制备试样。将粉末填入石英毛细管或玻璃毛细管中即制成试样。3用胶水将粉末调成糊状注入毛细管中，从一端挤出2-3mm长作为试样。,德拜法的实验参数选择,选择阳极靶和滤波片是获得一张清晰衍射把戏的前提。,根据吸收规律，所选择的阳极靶产生的X射线不会被试样强烈地吸收，即Z靶 Z样+1或Z靶 Z样。,滤波片的选择是为了获得单色光，防止多色光产生复杂的多余衍射线条。实验中通常仅用靶材产生的K线条照射样品，因此必须滤掉K等其它特征射线。滤波片的选择是根据阳极靶材确定的。,在确定了靶材后，选择滤波片的原那么是：当Z靶 40时，Z滤 = Z靶 - 1；当Z靶 40时，Z滤 = Z靶 2，,德拜法的实验参数选择,滤波片获得的单色光只是除K,外其它射线强度相对很低的近似单色光。,获得单色光的方法除了滤波片以外，还可以采用单色器。,单色器实际上是具有一定晶面间距的晶体，通过恰当的面间距选择和机构设计，可以使入射X射线中仅K,产生衍射，其它射线全部被散射或吸收掉。,以K,的衍射线作为入射束照射样品是真正的单色光。但是，单色器获得的单色光强度很低，实验中必须延长曝光时间或衍射线的接受时间。,德拜法的实验参数选择,实验中还需要选择的参数有X射线管的电压和电流。,通常管电压为阳极靶材临界电压的3-5倍，此时特征谱与连续谱的强度比可以到达最正确值。,管电流可以尽量选大，但电流不能超过额定功率下的最大值。,在管电压和电流选择好后，就得确定曝光时间参数。影响曝光时间的因素很多，试样、相机尺寸、底片感光性能等等都影响到曝光时间。曝光时间的变化范围很大，常常在一定的经验根底上，再通过实验来确定曝光时间。,德拜相的指数标定,在获得一张衍射把戏的照片后，我们必须确定照片上每一条衍射线条的晶面指数，这个工作就是德拜相的指标化。,进行德拜相的指数标定，首先得测量每一条衍射线的几何位置2角及其相对强度，然后根据测量结果标定每一条衍射线的晶面指数。,衍射把戏照片的测量与计算,衍射线条几何位置测量可以在专用的底片测量尺上进行，用带游标的量片尺可以测得线对之间的距离2L，且精度可达0.02-0.1mm。用比长仪测量，精度可以更高。,当采用114.6的德拜相机时，测量的衍射线弧对间距2L每毫米对应的4角为1；,假设采用57.3的德拜相机时，测量的衍射线弧对间距2L每毫米对应的4角为2。,实际上由于底片伸缩、试样偏心、相机尺寸不准等因素的影响，真实相机尺寸应该加以修正。,德拜相衍射线弧对的强度通常是相对强度，当要求精度不高时，这个相对强度常常是估计值，按很强VS、强S、中M、弱W和很弱VW分成5个级别。精度要求较高时，那么可以用黑度仪测量出每条衍射线弧对的黑度值，再求出其相对强度。精度要求更高时，强度的测量需要依靠X射线衍射仪来完成。,衍射把戏 标定,完成上述测量后，我们可以获得衍射把戏中每条线对对应的2角，根据布拉格方程可以求出产生衍射的晶面面间距d。,如果样品晶体结构是的，那么可以立即标定每个线对的晶面指数；,如果晶体结构是未知的，那么需要参考试样的化学成分、加工工艺过程等进行尝试标定。,在七大晶系中，立方晶体的衍射把戏指标化相对简单，其它晶系指标化都较复杂。本节仅介绍立方晶系指标化的方法,立方晶体衍射把戏 标定,立方晶体的面间距公式为,将上式代入布拉格方程有：,公式3-2中，2/4a2对于同一物质的同一衍射把戏中的各条衍射线是相同的，所以它是常数。由此可见，衍射把戏中的各条线对的晶面指数平方和h2+k2+l2与sin2是一一对应的。令N = h2+k2+l2，那么有：,Sin21:sin22:sin23:sin2n = N1:N2:N3:Nn,根据立方晶系的消光规律表3-1，不同的结构消光规律不同，因而N值的序列规律就不一样。我们可以根据测得的值，计算出：,sin21/ sin21，sin22/sin21，sin23/sin21得到一个序列，然后与表3-1比照，就可以确定衍射物质是哪种立方结构。,
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