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第三章--多晶体X射线衍射分析方法..ppt

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第三章多晶体X射线衍射分析方法德拜照相法其结构示意如右图所示。 ⑴相机圆筒 由上下结合紧密的底盖，紧贴内壁安装照相底片。有两种尺寸：直径φ57.3mm和φ114.6mm，底片长度方向上每1mm分别对应圆心角2°和1°。 ⑵光阑 入射线的通道，限 制入射线的发散度， 固定入射线的位置 和控制其截面尺寸。 ⑶承光管 ——透射X射线通道。在底部放黑纸、荧光纸以及铅玻璃。 承光管有两个作用：其一，检查X射线对样品的照准情况；其二，将透射线在管内产生的衍射和散射吸收，避免这些射线混入衍射花样。 ⑷试样架 位于相机的中心，放置样品。 ⒉底片安装 将底片按相机尺寸裁成长方形，在适当位置打孔，紧贴相机内壁安装。按底片圆孔位置和开口位置不同分3种方式。 ⑴正装法 ⑵反装法 如图b示 ⑶偏装法 如图c示德拜照相法3.1.3实验参数选择 ⒈选靶和滤波 选靶：Z靶≤Z样或Z靶＞＞Z样 滤波：Z靶≤40，Z滤=Z靶－1；Z靶＞40，Z滤=Z靶－2 ⒉其他参数 通常管电压为靶材临界电压的35倍，在不超过额定功率前提下尽可能选大的管电流。对于曝光时间，因其影响因素很多，最佳方法是先通过做实验进行选择。3.1.4德拜花样标定 德拜花样标定是指确定花样上每个衍射线条对应的晶面指数。具体过程如下： ⒈花样的测量和计算 以偏装法为例：在低角反射区： 在高角反射区： 上式计算的θ值受相机半径误差和底片伸缩误差的影响。解决方法是用冲洗后底片的周长S=2πR替代R，并采用偏装法来测量S值，即可校正误差，得 德拜花样的强度通常是相对强度，一般分5个等级：很强、强、中、弱、很弱。 ⒉指数标定 根据测定的θ角，代入布拉格方程求出晶面间距，若晶体结构已知，则可立即标定衍射花样；若晶体结构未知，则需结合试样的化学成分、加工工艺等进行尝试标定。以立方系为例 对于同一物质的同一衍射花样中的各线条，λ2/4a2是常数，则衍射线条对应的晶面指数平方和（H2+K2+L2）与sin2θ是一一对应的。德拜照相法3.2 X射线衍射仪法衍射仪法与德拜法主要区别有： ①在接收X射线方面，衍射仪用辐射探测器沿测角仪圆周运动逐一接收和记录每一个衍射线的位置和强度；德拜法使用底片同时接收所有衍射圆锥，记录其位置和强度。 ②试样形状不同，衍射仪是平板状式样，德拜法是细丝状试样。 除此之外，衍射仪具有使用方便，自动化程度高，尤其与计算机结合，使得衍射仪在强度测量、花样标定、物相分析上具有更好的性能。 3.2.1测角仪 ⒈结构 ⑴样品台 位于测角仪中心，可绕O轴转动，用于安放样品。X射线衍射仪法⑷光阑 ——限制X射线发散度 ⒉工作过程 探测器由低角向高角转动的过程中，逐一接收和记录衍射线的位置和强度。扫描范围∶-20°~+165° X射线衍射仪法①梭拉光阑 由一组相互平行重金属体（钼或钽）构成，每片厚度约0.05mm，片间距为0.5mm.主要是为了限制X射线在垂直方向的发散度。 ②狭缝光阑 DS∶限制入射线照射宽度。宽度越大，通过的X射线越多，照射试样面积越大。 RS和SS∶限制衍射线。RS限制衍射线宽度，SS进一步遮挡其他散射线，两者应选择同样宽度，以保持发散度一致。 狭缝光阑大小将影响探测结果，狭缝宽度增大时，X射线接收量增大，X射线强度提高，但衍射花样背底同时也增大，分辨率下降。⒋聚焦圆 试样位于测角仪圆心，光源S和接收光阑F又位于同一测角仪圆周上，试样、光源和光阑必须位于同一圆周上才能获得足够高的衍射强度和分辨率。此圆周称为聚焦圆。 如图示，聚焦圆半径 r=R/2sinθ，由于R固定 不变，则r随θ变化而 变化，即聚焦圆的大小在 测角仪工作过程中是不断 变化的。 问题：聚焦圆半径不断变化， 如何保证聚焦效果？ 3.2.2探测器与记录系统 辐射探测器是将接收样品X射线（X光子），并将光信号转变为电信号（瞬时脉冲）的装置。常用探测器有：正比计数器、盖革管、闪烁计数器、Si（Li）半导体探测器和位敏探测器等。 ⒈正比计数器 ⑴结构 如图示，由金属圆筒（阴 极）和位于圆筒轴线上的 金属丝构成，两极间加一 定电压，圆筒内充有惰性 气体。⑵工作原理——电子“雪崩效应” X光子由窗口进入管内使气体电离，电离产生的电子和离子分别向两极运动。电子在运动过程中被两极间电压加速，获得更高能量。当两极间电压维持在600~900V时，电子具有足够的能量，与气体分子碰撞，使其进一步电离，而新产生的电子又可再使气体分子电离。如此反复，在极短时间内（＜1μm），产生大量电子涌到阴极，此时，输出端有电流产生，计数器检测到电压脉冲。 正比计数器产生的脉 冲大小与入射X光子 能量成正比。 ⑶性能 优点：反应速度快，对脉冲响应时间最短为10-6S，漏计数低