多晶体X射线衍射分析.ppt
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《多晶体X射线衍射分析.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《多晶体X射线衍射分析.ppt(67页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第三章第三章 多晶体多晶体X X射线衍射分析方法射线衍射分析方法 内容提要内容提要:引引 言言 第一节第一节 德拜照相法德拜照相法 第二节第二节 X X射线衍射仪法射线衍射仪法引引 言言X射线衍射线衍射方法射方法照相法照相法X射线衍射线衍射仪法射仪法粉末法粉末法劳埃法劳埃法转晶法转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射线衍射方法就是根据射线衍射方法就是根据x射线衍射原理,进行材料微观结构测定、分析的技术。射线衍射原理,进行材料微观结构测定、分析的技术。Ewald球与实验方法球与实验方法对于粉末试样,当一束对于粉末试样,当一束X射线从任意方射线从任意方向照射到粉末样品上时,总会有足
2、够向照射到粉末样品上时,总会有足够多的晶面满足布拉格方程。多的晶面满足布拉格方程。在与入射线呈在与入射线呈2角的方向上产生角的方向上产生衍射,衍射线形成一个相应的衍射,衍射线形成一个相应的4顶角的反射圆锥。顶角的反射圆锥。各个圆锥各个圆锥均由特定的晶面反射引起的。均由特定的晶面反射引起的。圆锥的轴为入射束,特定晶面的圆锥的轴为入射束,特定晶面的衍射束均在反射圆锥面上。衍射束均在反射圆锥面上。图示绘出了衍射线的空间分布图示绘出了衍射线的空间分布(绘出了三个衍射圆锥绘出了三个衍射圆锥)知识回顾:知识回顾:什么是粉末法?粉末法的原理?什么是粉末法?粉末法的原理?第一节第一节 德拜照相法德拜照相法 在
3、粉末法中,如何记录下这些衍射花样(同时包在粉末法中,如何记录下这些衍射花样(同时包括衍射方向和强度)呢?括衍射方向和强度)呢?其中一类方法其中一类方法照相法照相法。照相法照相法:以光源(:以光源(X X射线管)发出的特征射线管)发出的特征X X射线照射线照射多晶体样品,使之产生衍射,并用照相底片记射多晶体样品,使之产生衍射,并用照相底片记录衍射花样的方法。录衍射花样的方法。比如采用平板底片或圆筒形底片等。比如采用平板底片或圆筒形底片等。Debye照相法现已很少用德拜德拜-谢乐法:谢乐法:德拜法的主要特点:用德拜法的主要特点:用细圆细圆柱状试样柱状试样和和环带状底片环带状底片。将一个长条形底片圈
4、成一个将一个长条形底片圈成一个圆,以试样为圆心,以圆,以试样为圆心,以X X射射线入射方向为直径放置圈成线入射方向为直径放置圈成的圆底片。的圆底片。这样圆圈底片和所有反射圆锥相交形成一个个弧形线对,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花样,这种方法就是德拜从而可以记录下所有衍射花样,这种方法就是德拜-谢乐谢乐照相法。照相法。记录下衍射花样的圆圈底片,展平后可以测量弧记录下衍射花样的圆圈底片,展平后可以测量弧形线对的距离形线对的距离2L,进一步可求出,进一步可求出L对应的反射圆对应的反射圆锥的半顶角锥的半顶角2,从而可以标定衍射花样。,从而可以标定衍射花样。一
5、、德拜相机一、德拜相机德拜相机是德拜相机是圆筒形圆筒形的。的。结构:主要由相机圆筒、结构:主要由相机圆筒、光栏、承光管和位于圆光栏、承光管和位于圆筒中心的试样架构成。筒中心的试样架构成。与圆筒内壁周长相等的与圆筒内壁周长相等的底片,圈成圆圈紧贴圆底片,圈成圆圈紧贴圆筒内壁安装。筒内壁安装。X X射线从滤光片进入前光射线从滤光片进入前光阑,照射细圆柱试样后再进阑,照射细圆柱试样后再进入后光阑入后光阑(承光管承光管)。相机圆筒常常设计为内圆周长为相机圆筒常常设计为内圆周长为180mm180mm和和360mm360mm,对应的圆直径为,对应的圆直径为57.3mm57.3mm和和114.6mm114.
6、6mm。这样的设计目的是使底片在长度方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向上每毫米对应圆心角22和和11,为将底片上测量的弧形线对距离为将底片上测量的弧形线对距离2L2L折算成折算成44角提供方便。角提供方便。二、德拜法的实验条件二、德拜法的实验条件1、试样试样试样尺寸为试样尺寸为 mm的细圆柱状的细圆柱状样品。样品。试样要求:试样要求:第一、试样粉末尺寸大小要适中第一、试样粉末尺寸大小要适中;粉末颗粒通;粉末颗粒通常在常在10-310-5cm之间(过之间(过250300目筛),每目筛),每个颗粒又可能包含了好几颗晶粒。个颗粒又可能包含了好几颗晶粒。第二、试样粉末不能存在应力。
7、第二、试样粉末不能存在应力。脆性材料可以脆性材料可以用碾压或用研钵研磨的方法获取;对于塑性材用碾压或用研钵研磨的方法获取;对于塑性材料料(如金属、合金等如金属、合金等)可以用锉刀锉出碎屑粉末。可以用锉刀锉出碎屑粉末。2 2、阳极靶和滤波片的选择、阳极靶和滤波片的选择阳极靶阳极靶的选择:的选择:Z Z靶靶 Z Z样样+1+1,或,或Z Z靶靶 Z Z样样。滤波片滤波片的选择:的选择:当当Z Z靶靶 40 40时,时,Z Z滤滤=Z=Z靶靶-1-1;当当Z Z靶靶 40 40时,时,Z Z滤滤=Z=Z靶靶 2 2。获得单色光的方法除了滤波片以外,还可以采用单色器。获得单色光的方法除了滤波片以外,还
8、可以采用单色器。3 3、X X射线管的电压和电流射线管的电压和电流通常管电压为阳极靶材临界电压(通常管电压为阳极靶材临界电压(V VK K)的)的3 35 5倍倍,此时特征谱与连续谱的强度比最此时特征谱与连续谱的强度比最大。大。管电流可以尽量选大管电流可以尽量选大(可缩短摄照时间),但以(可缩短摄照时间),但以不超过不超过X X射线管的额定功率为限。射线管的额定功率为限。4 4、确定曝光时间、确定曝光时间 德拜法的摄照时间以德拜法的摄照时间以h h计。计。三、德拜花样的指数标定(即指标化)三、德拜花样的指数标定(即指标化)德拜相的指标化:德拜相的指标化:就是确定照片上各线条(弧对)就是确定照片
9、上各线条(弧对)的晶面指数。的晶面指数。指数标定步骤指数标定步骤:第一步:测量每一衍射线对的几何位置(第一步:测量每一衍射线对的几何位置(22角)角)及其相对强度;及其相对强度;第二步:根据测量结果标定每一对衍射线的晶面第二步:根据测量结果标定每一对衍射线的晶面指数。指数。(即每对弧线代表一个即每对弧线代表一个(hkl)(hkl)面网面网)1 1、衍射花样照片的测量与计算、衍射花样照片的测量与计算 衍射线条衍射线条几何位置几何位置的测的测量:量:对各弧线对标号;对各弧线对标号;测量弧线对之间的距测量弧线对之间的距离离2L2L;计算出与计算出与2L2L对应的对应的4 4角。角。衍射线条衍射线条强
10、度强度的测量:的测量:德拜花样衍射线弧对的强度通常是相对强度。德拜花样衍射线弧对的强度通常是相对强度。当要求精度当要求精度不高不高时,这个相对强度常常是估计值,按很强时,这个相对强度常常是估计值,按很强(VSVS)、强()、强(S S)、中()、中(M M)、弱()、弱(W W)和很弱()和很弱(VWVW)分成)分成5 5个级别。个级别。精度要求精度要求较高较高时,则可以用时,则可以用黑度仪黑度仪测量出每条衍射线弧对测量出每条衍射线弧对的黑度值,再求出其相对强度。的黑度值,再求出其相对强度。精度要求精度要求更高更高时,需要依靠时,需要依靠X X射线衍射仪射线衍射仪来获得衍射花样!来获得衍射花样
11、!2 2、衍射花样的指数标定、衍射花样的指数标定(在衍射仪法中介绍)(在衍射仪法中介绍)第二节第二节 X X射线衍射仪法射线衍射仪法 X X射线(射线(多晶多晶体)衍射仪是以单色体)衍射仪是以单色X X射线照射多晶体射线照射多晶体样品,并用样品,并用辐射探测器辐射探测器记录衍射花样的衍射实验装记录衍射花样的衍射实验装置。置。X X射线衍射仪测量的优点:方便、快速、射线衍射仪测量的优点:方便、快速、准确、准确、自自动化程度高动化程度高等。等。衍射仪外观图衍射仪外观图X X射线衍射仪的射线衍射仪的基本组成部分基本组成部分:X X射线发生射线发生器器 测角仪(核心部分)测角仪(核心部分)辐射探测器辐
12、射探测器 辐射测量辐射测量电路电路粉末多晶法-衍射仪法X射线衍射仪是采用衍射光射线衍射仪是采用衍射光子探测器和测角仪来记录衍子探测器和测角仪来记录衍射线位置及强度的分析仪器射线位置及强度的分析仪器 .X射线衍射仪的主要组成部分有X射线衍射发生装置、测角仪、辐射探测器和测量系统,除主要组成部分外,还有计算机、打印机等。高分辨衍射仪高分辨衍射仪(D8-Discovre型,型,Bruker公司公司1999年产品)年产品)测角仪简介测角仪是X射线的核心组成部分试样台位于测角仪中心,试样台的中心轴ON与测角仪的中心轴(垂直图面)O垂直。试样台既可以绕测角仪中心轴转动,又可以绕自身中心轴转动。一、测角仪一
13、、测角仪 1、测角仪的构造和工作原理测角仪的构造和工作原理构造构造:(1)样品台样品台(小转盘(小转盘H):样):样品表面与品表面与O轴重合轴重合(2)X射线源射线源S:X射线管的线射线管的线状焦点状焦点S与与O轴平行;轴平行;(3)测角仪圆测角仪圆G:以样品为圆:以样品为圆心,过心,过X射线源射线源S和探测器接和探测器接收点收点C(实际是实际是F)的圆。的圆。(4)测角仪支架测角仪支架E:狭缝狭缝I、光阑、光阑F和计数管和计数管C固定于支架固定于支架E上;上;支架可以绕支架可以绕O轴转动(即轴转动(即与样品台的轴心重合);与样品台的轴心重合);支架的角位置支架的角位置2可以从刻可以从刻度盘度
14、盘K上读取。上读取。(5)测量动作:测量动作:-2联动联动即样品和计数管的转动角即样品和计数管的转动角速度速度保持保持1:2的速比。的速比。为何采用为何采用-2 联动?联动?为何采用为何采用-2-2 联动?联动?设计设计1:21:2的角速度比,是保证当计数器处于的角速度比,是保证当计数器处于22角角的位置时,试样表面与入射线的掠射角为的位置时,试样表面与入射线的掠射角为,从,从而使入射线与衍射线以试样表面法线为对称轴,而使入射线与衍射线以试样表面法线为对称轴,在两侧对称分布在两侧对称分布。辐射探测器接收到的衍射辐射探测器接收到的衍射是那些与试样表面平行的是那些与试样表面平行的晶面产生的衍射。晶
15、面产生的衍射。(虽然有些晶面不平行于试样(虽然有些晶面不平行于试样表面,尽管也产生衍射,但衍表面,尽管也产生衍射,但衍射线进不了探测器,不能被接射线进不了探测器,不能被接收。)收。)联动扫描过程中,探测器沿测角仪圆由低联动扫描过程中,探测器沿测角仪圆由低22角到高角到高22角角转动,转动,当当转到适当的位置时便可接收到一根反射线,这样转到适当的位置时便可接收到一根反射线,这样逐一探测和记录下各条衍射线的位置(逐一探测和记录下各条衍射线的位置(22角度)和强度,角度)和强度,获得衍射谱。获得衍射谱。如图,横坐标为如图,横坐标为2;纵坐标纵坐标为衍射强度为衍射强度。探测器的扫描范围可探测器的扫描范
16、围可以从以从-20到到+165;2 测量的绝对精度测量的绝对精度0.02。测角仪用于测量和记录各衍射线的布拉格角、强度、线形等数据。测角仪用于测量和记录各衍射线的布拉格角、强度、线形等数据。衍射仪法和德拜照相法的花样比较衍射仪法和德拜照相法的花样比较2 2、测角仪的聚焦、测角仪的聚焦原理原理聚焦聚焦圆:圆:由由X射线源射线源S、样品、样品表面平面位置表面平面位置O、探测器接、探测器接收点收点F,由此,由此3点构成了聚焦点构成了聚焦圆圆。根据聚焦原理:根据聚焦原理:“同一圆周上的同同一圆周上的同弧圆周角相等弧圆周角相等”,当一束,当一束X X射线从射线从S S照射到试样表面照射到试样表面AOBA
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 多晶体 射线 衍射 分析
![提示](https://www.taowenge.com/images/bang_tan.gif)
限制150内