第三章多晶體X射線衍射分析方法1

1、第三章第三章 多晶體多晶體X X射線衍射分析方法射線衍射分析方法 內(nèi)容提要內(nèi)容提要: : 引引 言言 第一節(jié)第一節(jié) 德拜照相法德拜照相法 第二節(jié)第二節(jié) X X射線衍射儀法射線衍射儀法引引 言言 X射線衍射線衍射方法射方法 照相法照相法 X射線衍射線衍射儀法射儀法 粉末法粉末法 勞埃法勞埃法 轉(zhuǎn)晶法轉(zhuǎn)晶法 聚焦法聚焦法 平板底片法平板底片法 德拜法德拜法X射線衍射方法就是根據(jù)射線衍射方法就是根據(jù)x射線衍射原理，進(jìn)行材料微觀結(jié)構(gòu)測定、分析的技術(shù)。射線衍射原理，進(jìn)行材料微觀結(jié)構(gòu)測定、分析的技術(shù)。Ewald球與實(shí)驗(yàn)方法球與實(shí)驗(yàn)方法對于粉末試樣，當(dāng)一束對于粉末試樣，當(dāng)一束X射線從任意方射線從任意方向照射

2、到粉末樣品上時，總會有足夠向照射到粉末樣品上時，總會有足夠多的晶面滿足布拉格方程。多的晶面滿足布拉格方程。 在與入射線呈在與入射線呈2角的方向上產(chǎn)角的方向上產(chǎn)生衍射，衍射線形成一個相應(yīng)的生衍射，衍射線形成一個相應(yīng)的4頂角的反射圓錐。頂角的反射圓錐。 各個圓錐各個圓錐均由特定的晶面反射引起的。均由特定的晶面反射引起的。 圓錐的軸為入射束，特定晶面的圓錐的軸為入射束，特定晶面的衍射束均在反射圓錐面上。衍射束均在反射圓錐面上。圖示繪出了衍射線的空間分布圖示繪出了衍射線的空間分布(繪出了三個衍射圓錐繪出了三個衍射圓錐)知識回顧：知識回顧：什么是粉末法？粉末法的原理？什么是粉末法？粉末法的原理？ 第一節(jié)

3、第一節(jié) 德拜照相法德拜照相法 在粉末法中，如何記錄下這些衍射花樣（同時包在粉末法中，如何記錄下這些衍射花樣（同時包括衍射方向和強(qiáng)度）呢？括衍射方向和強(qiáng)度）呢？ 其中一類方法其中一類方法照相法照相法。 照相法照相法：以光源（：以光源（X X射線管）發(fā)出的特征射線管）發(fā)出的特征X X射線照射線照射多晶體樣品，使之產(chǎn)生衍射，并用照相底片記射多晶體樣品，使之產(chǎn)生衍射，并用照相底片記錄衍射花樣的方法。錄衍射花樣的方法。 比如采用平板底片或圓筒形底片等。比如采用平板底片或圓筒形底片等。Debye照相法現(xiàn)已很少用德拜德拜- -謝樂法：謝樂法： 德拜法的主要特點(diǎn)：用德拜法的主要特點(diǎn)：用細(xì)圓細(xì)圓柱狀試樣柱狀試樣

4、和和環(huán)帶狀底片環(huán)帶狀底片。 將一個長條形底片圈成一個將一個長條形底片圈成一個圓，以試樣為圓心，以圓，以試樣為圓心，以X X射射線入射方向?yàn)橹睆椒胖萌Τ删€入射方向?yàn)橹睆椒胖萌Τ傻膱A底片。的圓底片。 這樣圓圈底片和所有反射圓錐相交形成一個個弧形線對，這樣圓圈底片和所有反射圓錐相交形成一個個弧形線對，從而可以記錄下所有衍射花樣，這種方法就是德拜從而可以記錄下所有衍射花樣，這種方法就是德拜- -謝樂謝樂照相法。照相法。 記錄下衍射花樣的圓圈底片，展平后可以測量弧記錄下衍射花樣的圓圈底片，展平后可以測量弧形線對的距離形線對的距離2L，進(jìn)一步可求出，進(jìn)一步可求出L對應(yīng)的反射圓對應(yīng)的反射圓錐的半頂角錐的半頂

5、角2，從而可以標(biāo)定衍射花樣。，從而可以標(biāo)定衍射花樣。一、德拜相機(jī)一、德拜相機(jī) 德拜相機(jī)是德拜相機(jī)是圓筒形圓筒形的。的。 結(jié)構(gòu)：主要由相機(jī)圓筒、結(jié)構(gòu)：主要由相機(jī)圓筒、光欄、承光管和位于圓光欄、承光管和位于圓筒中心的試樣架構(gòu)成。筒中心的試樣架構(gòu)成。與圓筒內(nèi)壁周長相等的與圓筒內(nèi)壁周長相等的底片，圈成圓圈緊貼圓底片，圈成圓圈緊貼圓筒內(nèi)壁安裝。筒內(nèi)壁安裝。 X X射線從濾光片進(jìn)入前光射線從濾光片進(jìn)入前光闌，照射細(xì)圓柱試樣后再進(jìn)闌，照射細(xì)圓柱試樣后再進(jìn)入后光闌入后光闌( (承光管承光管) )。 相機(jī)圓筒常常設(shè)計(jì)為內(nèi)圓周長為相機(jī)圓筒常常設(shè)計(jì)為內(nèi)圓周長為180mm180mm和和360mm360mm，對應(yīng)的圓直

6、徑為，對應(yīng)的圓直徑為57.3mm57.3mm和和114.6mm114.6mm。 這樣的設(shè)計(jì)目的是使底片在長度這樣的設(shè)計(jì)目的是使底片在長度方向上每毫米對應(yīng)圓心角方向上每毫米對應(yīng)圓心角2 2和和1 1，為將底片上測量的弧形線對，為將底片上測量的弧形線對距離距離2L2L折算成折算成44角提供方便。角提供方便。二、德拜法的實(shí)驗(yàn)條件二、德拜法的實(shí)驗(yàn)條件 1、試樣試樣 試樣尺寸為試樣尺寸為 mm的細(xì)圓柱狀的細(xì)圓柱狀樣品。樣品。 試樣要求：試樣要求： 第一、試樣粉末尺寸大小要適中第一、試樣粉末尺寸大小要適中；粉末顆粒通；粉末顆粒通常在常在10-310-5cm之間（過之間（過250300目篩），每目篩），每個

7、顆粒又可能包含了好幾顆晶粒。個顆粒又可能包含了好幾顆晶粒。 第二、試樣粉末不能存在應(yīng)力。第二、試樣粉末不能存在應(yīng)力。脆性材料可以脆性材料可以用碾壓或用研缽研磨的方法獲??；對于塑性材用碾壓或用研缽研磨的方法獲取；對于塑性材料料(如金屬、合金等如金屬、合金等)可以用銼刀銼出碎屑粉末?？梢杂娩S刀銼出碎屑粉末。1058 . 04 . 0 2 2、陽極靶和濾波片的選擇、陽極靶和濾波片的選擇 陽極靶陽極靶的選擇：的選擇：Z Z靶靶 Z Z樣樣+1+1，或，或Z Z靶靶 Z Z樣樣。 濾波片濾波片的選擇：的選擇： 當(dāng)當(dāng)Z Z靶靶 40 40時，時，Z Z濾濾 = Z = Z靶靶 - 1 - 1； 當(dāng)當(dāng)Z Z

8、靶靶 40 40時，時，Z Z濾濾 = Z = Z靶靶 2 2。 獲得單色光的方法除了濾波片以外，還可以采用單色器。獲得單色光的方法除了濾波片以外，還可以采用單色器。 3 3、X X射線管的電壓和電流射線管的電壓和電流 通常管電壓為陽極靶材臨界電壓（通常管電壓為陽極靶材臨界電壓（V VK K）的）的3 35 5倍倍，此時特征譜與連續(xù)譜的強(qiáng)度比最此時特征譜與連續(xù)譜的強(qiáng)度比最大。大。 管電流可以盡量選大管電流可以盡量選大（可縮短攝照時間），但以（可縮短攝照時間），但以不超過不超過X X射線管的額定功率為限。射線管的額定功率為限。 4 4、確定曝光時間、確定曝光時間 德拜法的攝照時間以德拜法的攝照時

9、間以h h計(jì)。計(jì)。三、德拜花樣的指數(shù)標(biāo)定（即指標(biāo)化）三、德拜花樣的指數(shù)標(biāo)定（即指標(biāo)化） 德拜相的指標(biāo)化：德拜相的指標(biāo)化：就是確定照片上各線條（弧對）就是確定照片上各線條（弧對）的晶面指數(shù)。的晶面指數(shù)。 指數(shù)標(biāo)定步驟指數(shù)標(biāo)定步驟: : 第一步：測量每一衍射線對的幾何位置（第一步：測量每一衍射線對的幾何位置（22角）角）及其相對強(qiáng)度；及其相對強(qiáng)度； 第二步：根據(jù)測量結(jié)果標(biāo)定每一對衍射線的晶面第二步：根據(jù)測量結(jié)果標(biāo)定每一對衍射線的晶面指數(shù)。指數(shù)。( (即每對弧線代表一個即每對弧線代表一個(hkl)(hkl)面網(wǎng)面網(wǎng)) )1 1、衍射花樣照片的測量與計(jì)算、衍射花樣照片的測量與計(jì)算 衍射線條衍射線條幾何

10、位置幾何位置的測的測量：量： 對各弧線對標(biāo)號；對各弧線對標(biāo)號； 測量弧線對之間的測量弧線對之間的距離距離2L2L； 計(jì)算出與計(jì)算出與2L2L對應(yīng)的對應(yīng)的4 4角。角。 衍射線條衍射線條強(qiáng)度強(qiáng)度的測量：的測量： 德拜花樣衍射線弧對的強(qiáng)度通常是相對強(qiáng)度。德拜花樣衍射線弧對的強(qiáng)度通常是相對強(qiáng)度。 當(dāng)要求精度當(dāng)要求精度不高不高時，這個相對強(qiáng)度常常是估計(jì)值，按很強(qiáng)時，這個相對強(qiáng)度常常是估計(jì)值，按很強(qiáng)（VSVS）、強(qiáng)（）、強(qiáng)（S S）、中（）、中（M M）、弱（）、弱（W W）和很弱（）和很弱（VWVW）分成）分成5 5個級別。個級別。 精度要求精度要求較高較高時，則可以用時，則可以用黑度儀黑度儀測量出每

11、條衍射線弧對測量出每條衍射線弧對的黑度值，再求出其相對強(qiáng)度。的黑度值，再求出其相對強(qiáng)度。 精度要求精度要求更高更高時，需要依靠時，需要依靠X X射線衍射儀射線衍射儀來獲得衍射花樣！來獲得衍射花樣！ 2 2、衍射花樣的指數(shù)標(biāo)定、衍射花樣的指數(shù)標(biāo)定 （在衍射儀法中介紹）（在衍射儀法中介紹）第二節(jié)第二節(jié) X X射線衍射儀法射線衍射儀法 X X射線（射線（多晶多晶體）衍射儀是以單色體）衍射儀是以單色X X射線照射多晶體射線照射多晶體樣品，并用樣品，并用輻射探測器輻射探測器記錄衍射花樣的衍射實(shí)驗(yàn)裝記錄衍射花樣的衍射實(shí)驗(yàn)裝置。置。 X X射線衍射儀測量的優(yōu)點(diǎn)：方便、快速、射線衍射儀測量的優(yōu)點(diǎn)：方便、快速、

12、準(zhǔn)確、準(zhǔn)確、自自動化程度高動化程度高等。等。衍射儀外觀圖衍射儀外觀圖 X X射線衍射儀的射線衍射儀的基本組成部分基本組成部分： X X射線發(fā)生射線發(fā)生器器 測角儀（核心部分）測角儀（核心部分） 輻射探測器輻射探測器 輻射測量輻射測量電路電路粉末多晶法-衍射儀法lX射線衍射儀是采用衍射射線衍射儀是采用衍射光子探測器和測角儀來記錄光子探測器和測角儀來記錄衍射線位置及強(qiáng)度的分析儀衍射線位置及強(qiáng)度的分析儀器器lX射線衍射儀的主要組成部分有X射線衍射發(fā)生裝置、測角儀、輻射探測器和測量系統(tǒng)，除主要組成部分外，還有計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等。 高分辨衍射儀高分辨衍射儀（D8-Discovre型，型，Bruker公司公

13、司1999年產(chǎn)品）年產(chǎn)品）測角儀簡介 測角儀是X射線的核心組成部分 試樣臺位于測角儀中心，試樣臺的中心軸ON與測角儀的中心軸(垂直圖面)O垂直。 試樣臺既可以繞測角儀中心軸轉(zhuǎn)動，又可以繞自身中心軸轉(zhuǎn)動。一、測角儀一、測角儀 1、測角儀的構(gòu)造和工作原理測角儀的構(gòu)造和工作原理 構(gòu)造構(gòu)造： (1) 樣品臺樣品臺（小轉(zhuǎn)盤（小轉(zhuǎn)盤H）：樣）：樣品表面與品表面與O軸重合軸重合 (2) X射線源射線源S：X射線管的線射線管的線狀焦點(diǎn)狀焦點(diǎn)S與與O軸平行；軸平行； (3) 測角儀圓測角儀圓G：以樣品為圓：以樣品為圓心，過心，過X射線源射線源S和探測器接和探測器接收點(diǎn)收點(diǎn)C(實(shí)際是實(shí)際是F) 的圓。的圓。 (4

14、) 測角儀支架測角儀支架E： 狹縫狹縫I、光闌、光闌F和計(jì)數(shù)管和計(jì)數(shù)管C固定于支架固定于支架E上；上； 支架可以繞支架可以繞O軸轉(zhuǎn)動（即軸轉(zhuǎn)動（即與樣品臺的軸心重合）；與樣品臺的軸心重合）； 支架的角位置支架的角位置2可以從刻可以從刻度盤度盤K上讀取。上讀取。 (5) 測量動作：測量動作： -2聯(lián)動聯(lián)動 即樣品和計(jì)數(shù)管的轉(zhuǎn)動角即樣品和計(jì)數(shù)管的轉(zhuǎn)動角速度速度保持保持1：2的速比。的速比。為何采用為何采用 -2 聯(lián)動？聯(lián)動？為何采用為何采用 -2-2 聯(lián)動？聯(lián)動？ 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)1:21:2的角速度比，是保證當(dāng)計(jì)數(shù)器處于的角速度比，是保證當(dāng)計(jì)數(shù)器處于22角角的位置時，試樣表面與入射線的掠射角為的位置時，

15、試樣表面與入射線的掠射角為，從，從而使入射線與衍射線以試樣表面法線為對稱軸，而使入射線與衍射線以試樣表面法線為對稱軸，在兩側(cè)對稱分布在兩側(cè)對稱分布。 輻射探測器接收到的衍射輻射探測器接收到的衍射是那些與試樣表面平行的是那些與試樣表面平行的晶面產(chǎn)生的衍射。晶面產(chǎn)生的衍射。 （雖然有些晶面不平行于試樣（雖然有些晶面不平行于試樣表面，盡管也產(chǎn)生衍射，但衍表面，盡管也產(chǎn)生衍射，但衍射線進(jìn)不了探測器，不能被接射線進(jìn)不了探測器，不能被接收。）收。） 聯(lián)動掃描過程中，探測器沿測角儀圓由低聯(lián)動掃描過程中，探測器沿測角儀圓由低22角到高角到高22角角轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動，當(dāng)當(dāng)轉(zhuǎn)到適當(dāng)?shù)奈恢脮r便可接收到一根反射線，這樣轉(zhuǎn)到

16、適當(dāng)?shù)奈恢脮r便可接收到一根反射線，這樣逐一探測和記錄下各條衍射線的位置（逐一探測和記錄下各條衍射線的位置（22角度）和強(qiáng)度，角度）和強(qiáng)度，獲得衍射譜。獲得衍射譜。如圖，橫坐標(biāo)為如圖，橫坐標(biāo)為2 ；縱坐標(biāo)縱坐標(biāo)為衍射強(qiáng)度為衍射強(qiáng)度。探測器的掃描范圍可探測器的掃描范圍可以從以從-20到到+165；2 測量的絕對精度測量的絕對精度0.02 。測角儀用于測量和記錄各衍射線的布拉格角、強(qiáng)度、線形等數(shù)據(jù)。測角儀用于測量和記錄各衍射線的布拉格角、強(qiáng)度、線形等數(shù)據(jù)。 衍射儀法和德拜照相法的花樣比較衍射儀法和德拜照相法的花樣比較2 2、測角儀的聚焦、測角儀的聚焦原理原理 聚焦聚焦圓：圓：由由X射線源射線源S、樣

17、品、樣品表面平面位置表面平面位置O、探測器接、探測器接收點(diǎn)收點(diǎn)F，由此，由此3點(diǎn)構(gòu)成了聚焦點(diǎn)構(gòu)成了聚焦圓圓。根據(jù)聚焦原理：根據(jù)聚焦原理：“同一圓周上的同一圓周上的同弧圓周角相等同弧圓周角相等”，當(dāng)一束，當(dāng)一束X X射線射線從從S S照射到試樣表面照射到試樣表面AOBAOB上，它們的上，它們的同一（同一（HKLHKL）的衍射線的會聚點(diǎn)）的衍射線的會聚點(diǎn)F F必必落到同一聚焦圓上。這時圓周角落到同一聚焦圓上。這時圓周角SAF=SOF=SBF=-2SAF=SOF=SBF=-2。 測角儀的衍射線的聚焦條件是根據(jù)測角儀的衍射線的聚焦條件是根據(jù)聚焦原理聚焦原理設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)的。 設(shè)測角儀圓半徑為設(shè)測角儀圓半

18、徑為R R，聚焦圓半徑為，聚焦圓半徑為r r，可以證明：，可以證明： r=R/2sinr=R/2sin 討論：討論： 探測器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，聚焦圓時刻變化著。探測器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，聚焦圓時刻變化著。 當(dāng)當(dāng) 0，r ； 90，r rmin = R/2。 使得衍射儀使得衍射儀采用平板試樣。其目的：使試樣表采用平板試樣。其目的：使試樣表面始終保持與聚焦圓相切，近似滿足聚焦條件。面始終保持與聚焦圓相切，近似滿足聚焦條件。測角儀的光路布置 測角儀要求與射線管的線焦斑聯(lián)接使用，線焦斑的長邊與測角儀中心軸平行。 采用狹縫光闌和梭拉光闌組成的聯(lián)合光闌。3、測角儀的光路布置、測角儀的光路布置測定時，可根據(jù)樣品測定時

19、，可根據(jù)樣品的情況選擇各狹縫的的情況選擇各狹縫的寬度。寬度。狹縫寬度影響衍射線狹縫寬度影響衍射線的峰形及強(qiáng)度！的峰形及強(qiáng)度！ 狹縫光闌的寬度以度（狹縫光闌的寬度以度（ ）來計(jì)量，有一系列）來計(jì)量，有一系列的尺寸供選用。的尺寸供選用。a 對稱Bragg反射（b=a; ()/2）b 不對稱Bragg反射準(zhǔn)聚焦幾何（ ba ）被測晶平面與試樣表面的夾角Y=-a 類型 名 稱 掃 描 模 式 符 號 特 性 1 對稱偶合 非對稱 CBD MCBD，TMCBD STD，TSTD ADA，TADA b=a; ()/2 ba; (w0)/2 ba; (a0)/2 ba; k(a)/2k 1 2 2 2 II

20、 非對稱偶合 非對稱非偶 MCBD，TMCDD STD，TSTD ADA，TADA (w0)/2 ba; (a0)/2 ba; k(a)/2k 222 III 表面反射 透過反射 CBD，MCBD，STD，ADA TMCBD，TSTD，TADA 00 a 2 2 a 1800- 各種掃描模式及其特性一覽表Common Bragg Diffraction, Match, TransmissionSample Tilting Diffraction,Angular Dispersion Analysis, 偶合掃描模式有對稱和非對稱之分，這里對稱與否是指入射線和反射線相對于試樣表面而言的，而對晶面

21、來說都是對稱的這是布拉格定律所規(guī)定的 有七種不同的掃描模式，它們之間有共性也有特性從表中看出，對稱模式只有一種“CBD”，該模式同時具有對稱、偶合及表面反射三者的特征，因而它出現(xiàn)在I及III中，其它六種都是非對稱偶合或非對稱非偶合掃描模式 STD模式覆蓋了現(xiàn)有的許多非偶合衍射設(shè)備，如薄膜分析用：1、GAD（glancing angle X-ray diffractometry):這是一種掠角入射技術(shù)，其入射角a處于0.610 之間，所以穿透深度很淺：t=0.13a/m2、TFD（thin film diffractometry):這是一種平行光入射技術(shù)，其入射角a處于1100 之間，當(dāng)a小時，

22、X射線穿透深度也淺3、S-B(Seemann-Bohlin diffractometry ), 早期的非偶合薄膜分析設(shè)備，36度，膠片記錄。tkkkkKVAIFRIm1影響衍射線強(qiáng)度的各種因素因 素可調(diào)節(jié)的各因子以提高強(qiáng)度1、儀器特性2、試樣性質(zhì)3、制樣及實(shí)驗(yàn)條件4、衍射幾何因子I A R mI， A，V, KkkF二、探測器與記錄系統(tǒng)二、探測器與記錄系統(tǒng) 1、輻射、輻射探測器探測器 作用：接收樣品衍射線（光子），并將光信號轉(zhuǎn)作用：接收樣品衍射線（光子），并將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡姡ㄋ矔r脈沖）信號。變?yōu)殡姡ㄋ矔r脈沖）信號。 目前主要有目前主要有3種輻射探測器（也稱為計(jì)數(shù)管）：種輻射探測器（也稱為計(jì)數(shù)管

23、）： 正比計(jì)數(shù)器、閃爍計(jì)數(shù)器、正比計(jì)數(shù)器、閃爍計(jì)數(shù)器、Si（Li）探測器。）探測器。 其中常用的是正比計(jì)數(shù)器和閃爍計(jì)數(shù)器。其中常用的是正比計(jì)數(shù)器和閃爍計(jì)數(shù)器。正比計(jì)數(shù)器正比計(jì)數(shù)器 原理：原理：利用利用x射線對氣體的電離效應(yīng)和氣體放大原理設(shè)計(jì)成的。射線對氣體的電離效應(yīng)和氣體放大原理設(shè)計(jì)成的。X X射線光子使計(jì)數(shù)器內(nèi)惰性氣體電離，所形成的電子流在外電路中產(chǎn)射線光子使計(jì)數(shù)器內(nèi)惰性氣體電離，所形成的電子流在外電路中產(chǎn)生一個電脈沖。生一個電脈沖。脈沖大小與入射脈沖大小與入射X X射線光子能量成正比，可與脈沖高度分析器聯(lián)用。射線光子能量成正比，可與脈沖高度分析器聯(lián)用。閃爍計(jì)數(shù)器閃爍計(jì)數(shù)器 工作原理：工作原

24、理：x射線能激發(fā)某些閃爍晶體射線能激發(fā)某些閃爍晶體(如磷光體如磷光體)發(fā)射可發(fā)射可見熒光，并通過光電倍增管轉(zhuǎn)換和放大為能夠測量的電流；見熒光，并通過光電倍增管轉(zhuǎn)換和放大為能夠測量的電流； 由于輸出的電流和由于輸出的電流和X光子的能量成正比，因此光子的能量成正比，因此也也可與脈沖可與脈沖高度分析器聯(lián)用，從而高度分析器聯(lián)用，從而用來測量衍射線的強(qiáng)度。用來測量衍射線的強(qiáng)度。 閃爍計(jì)數(shù)器由磷閃爍計(jì)數(shù)器由磷光體及光電倍增管光體及光電倍增管組成。組成。2、輻射測量電路、輻射測量電路 將探測器接收的信號轉(zhuǎn)換成電信號并進(jìn)行計(jì)量將探測器接收的信號轉(zhuǎn)換成電信號并進(jìn)行計(jì)量后輸出可讀取數(shù)據(jù)的電子電路部分。后輸出可讀取

25、數(shù)據(jù)的電子電路部分。 組成主要有：組成主要有： 脈沖高度分析器脈沖高度分析器 定標(biāo)器定標(biāo)器 計(jì)數(shù)率器計(jì)數(shù)率器三、實(shí)驗(yàn)條件及計(jì)數(shù)測量方法三、實(shí)驗(yàn)條件及計(jì)數(shù)測量方法 1 1、試樣、試樣 衍射儀法試樣是衍射儀法試樣是平板狀平板狀?？梢允墙饘?、非金屬的塊狀、片?？梢允墙饘佟⒎墙饘俚膲K狀、片狀或各種粉末。狀或各種粉末。 試樣要求：試樣要求： 試樣晶粒大小要適宜，在試樣晶粒大小要適宜，在1m1m5m5m左右最佳。左右最佳。 試樣試樣不能有擇優(yōu)取向不能有擇優(yōu)取向(織構(gòu)織構(gòu))存在。否則探測到的存在。否則探測到的X射線射線強(qiáng)度分布不均勻。強(qiáng)度分布不均勻。 不宜有應(yīng)力存在。應(yīng)力將使衍射峰寬化，不宜有應(yīng)力存在。應(yīng)力

26、將使衍射峰寬化，2角測量精角測量精度下降。度下降。 試樣表面的平整度越高越好，但在表面平整的過程中試樣表面的平整度越高越好，但在表面平整的過程中注意不要引入摩擦應(yīng)力。注意不要引入摩擦應(yīng)力。 試樣厚度也有一個最佳值（與試樣厚度也有一個最佳值（與有關(guān)）。有關(guān)）。 2、實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇、實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇 與德拜法中一樣的實(shí)驗(yàn)參數(shù)：與德拜法中一樣的實(shí)驗(yàn)參數(shù)： 陽極靶和濾波片的陽極靶和濾波片的選擇選擇；X X射線管的電壓和電流。射線管的電壓和電流。 與德拜法不同的實(shí)驗(yàn)參數(shù)：與德拜法不同的實(shí)驗(yàn)參數(shù)：狹縫光欄狹縫光欄寬度寬度、時間時間常數(shù)常數(shù)和和掃描速度掃描速度。 物相分析時，掃描速度常用物相分析時，掃描速度常用3

27、 4 /min。 3、掃描方式掃描方式 多晶體衍射儀掃描方式分為多晶體衍射儀掃描方式分為連續(xù)掃描連續(xù)掃描和和步進(jìn)掃描步進(jìn)掃描兩種。兩種。 （1）連續(xù)掃描（最常用）連續(xù)掃描（最常用）： 在選定的在選定的2角范圍內(nèi)，計(jì)數(shù)管以一定的掃描速度與樣品角范圍內(nèi)，計(jì)數(shù)管以一定的掃描速度與樣品(臺臺)聯(lián)動，連續(xù)測量各衍射角相應(yīng)的衍射強(qiáng)度，獲得聯(lián)動，連續(xù)測量各衍射角相應(yīng)的衍射強(qiáng)度，獲得I2 曲線。曲線。 連續(xù)掃描方式掃描速度快、效率高。一般用于對樣品的全連續(xù)掃描方式掃描速度快、效率高。一般用于對樣品的全掃描測量（如物相定性分析）。掃描測量（如物相定性分析）。 要掃測時設(shè)定起始角、終止角、掃描速度等參數(shù)。要掃測時

28、設(shè)定起始角、終止角、掃描速度等參數(shù)。 （2）步進(jìn)掃描）步進(jìn)掃描計(jì)數(shù)器首先固定于起始的計(jì)數(shù)器首先固定于起始的2 位置，按設(shè)定的定時計(jì)數(shù)或定數(shù)記時、步位置，按設(shè)定的定時計(jì)數(shù)或定數(shù)記時、步進(jìn)寬度進(jìn)寬度(2 )和步進(jìn)時間和步進(jìn)時間(t，行進(jìn)一個步進(jìn)寬度所需時間，行進(jìn)一個步進(jìn)寬度所需時間)，逐點(diǎn)，逐點(diǎn)測量各衍射角測量各衍射角2 所對應(yīng)的衍射相對強(qiáng)度。所對應(yīng)的衍射相對強(qiáng)度。常用于精確測量衍射峰的強(qiáng)度、確定衍射峰位、線形分析等定量分析常用于精確測量衍射峰的強(qiáng)度、確定衍射峰位、線形分析等定量分析工作。工作。步進(jìn)掃描測量精度較高，但費(fèi)時，一般僅用于測量步進(jìn)掃描測量精度較高，但費(fèi)時，一般僅用于測量2 范圍不大的一

29、段范圍不大的一段衍射圖。衍射圖。四、多晶四、多晶衍射花樣的指數(shù)標(biāo)定衍射花樣的指數(shù)標(biāo)定 指數(shù)化：就是定出各衍射線的指數(shù)化：就是定出各衍射線的hkl。 首先，計(jì)算與首先，計(jì)算與22衍射峰對應(yīng)的面間距衍射峰對應(yīng)的面間距d d。 然后，標(biāo)定晶面指數(shù)。然后，標(biāo)定晶面指數(shù)。 標(biāo)定方法分兩種：標(biāo)定方法分兩種： 如果樣品晶體結(jié)構(gòu)如果樣品晶體結(jié)構(gòu)已知已知，可以立即標(biāo)定每根衍射線的晶面可以立即標(biāo)定每根衍射線的晶面指數(shù)；指數(shù)； 如果樣品晶體結(jié)構(gòu)如果樣品晶體結(jié)構(gòu)未知未知，則需要參考試樣的化學(xué)成分、加，則需要參考試樣的化學(xué)成分、加工工藝過程等進(jìn)行嘗試標(biāo)定。工工藝過程等進(jìn)行嘗試標(biāo)定。例：立方系晶體衍射花樣標(biāo)定例：立方系晶

30、體衍射花樣標(biāo)定 對單一物相，介紹立方晶系晶體指標(biāo)化的對單一物相，介紹立方晶系晶體指標(biāo)化的數(shù)值計(jì)算法數(shù)值計(jì)算法。 原理：衍射線的原理：衍射線的 角越小，指數(shù)越低，根據(jù)晶系定出衍射角越小，指數(shù)越低，根據(jù)晶系定出衍射線指數(shù)。線指數(shù)。 對于立方晶系，有：對于立方晶系，有： 上式中，上式中， 對于同一物質(zhì)的同一衍射花樣中的各條衍射對于同一物質(zhì)的同一衍射花樣中的各條衍射線是相同的，所以它是常數(shù)。線是相同的，所以它是常數(shù)。 因此，衍射花樣中的各條線對的晶面指數(shù)平方和因此，衍射花樣中的各條線對的晶面指數(shù)平方和（h h2 2+k+k2 2+l+l2 2）與）與sinsin2 2一一對應(yīng)。一一對應(yīng)。()22222

31、24sinlkha=224a 令令N=hN=h2 2+k+k2 2+l+l2 2 ，則有：，則有： 根據(jù)立方晶系的消光規(guī)律，相應(yīng)的根據(jù)立方晶系的消光規(guī)律，相應(yīng)的N N值序列規(guī)律如下：值序列規(guī)律如下：nnNNNN:sin:sin:sin:sin3212322212=點(diǎn)陣類型點(diǎn)陣類型N值序列比值序列比簡單立方簡單立方1:2:3:4:5:6:8:9:10:體心立方體心立方2:4:6:8:10:12:14:16:18:面心立方面心立方3:4:8:11:12:16:19:20:24: 根據(jù)測得的根據(jù)測得的值，計(jì)算出：值，計(jì)算出： 即得到指數(shù)平方和的連比序列；即得到指數(shù)平方和的連比序列； 與表與表3-13-1對比，就可以確定衍射物質(zhì)是哪種立方結(jié)構(gòu)。對比，就可