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-Scherrermethod）（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顺序比虽相同，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：

①X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。测角仪（θ-θ方式）特点测角仪测量动作理想情况：试样面应弯曲（与聚焦圆同曲率），完全聚焦。
平板试样：不同部位M、O、N处平行于试样表面的（hkl）晶面，可把各自反射线会聚到F点附近（近似聚焦）。常规衍射仪－测角仪类型2.衍射仪的几何光学布置线状焦点S：尺寸1.5mmx10mm，长边与测角仪中轴平行。
若与靶面成3o角出射，则光束有效尺寸：0.08mm×l0mm。梭拉光阑S1和S2：由一组平行、间隔很密的重金属（Mo）薄片组成。尺寸：长32mm，厚0.05mm，间距0.43mm。
薄片与测角仪平面平行，可遮挡倾斜X射线，控制X射线束发散度在1.5o左右。发散狭缝K、防散射狭缝L、接收狭缝F作用：均为控制X射