X射线晶体学(第八章).pptx
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1、8-1 8-1 概述概述 通过前面的学习知道,单晶体的劳埃图象是通过前面的学习知道,单晶体的劳埃图象是由底片上所摄得的一套衍射斑点(劳埃斑点)由底片上所摄得的一套衍射斑点(劳埃斑点)所组成,而这些斑点的位置是由晶体取向所决所组成,而这些斑点的位置是由晶体取向所决定的定的,即如果晶体相对于入射,即如果晶体相对于入射X射线的取向不射线的取向不同,那么所得到的劳埃图象也就不一样。因此同,那么所得到的劳埃图象也就不一样。因此可以根据劳埃图象来确定晶体的取向。可以根据劳埃图象来确定晶体的取向。所谓晶体取向的的测定,就是通过劳埃图象所谓晶体取向的的测定,就是通过劳埃图象上劳埃斑点的位置,找出单晶体试样的结
2、晶学上劳埃斑点的位置,找出单晶体试样的结晶学方向和已知坐标系之间的夹角关系,即微观坐方向和已知坐标系之间的夹角关系,即微观坐标系和宏观坐标系之间的关系,也就是确定标系和宏观坐标系之间的关系,也就是确定xyz和和xyz之间的关系。之间的关系。第1页/共35页 对于宏观坐标,一般取对于宏观坐标,一般取入射入射X X射线方向为射线方向为z z方向方向,底片所在的平面为底片所在的平面为xyxy平面,并且平面,并且横向横向为为x x方向方向,垂垂直方向直方向为为y y方向方向。因为金属单晶体的结晶学方向往往不能从外形因为金属单晶体的结晶学方向往往不能从外形上直接看出来,所以为了确定出方位,在安放试样上直
3、接看出来,所以为了确定出方位,在安放试样时,对于板状试样,一般都让它的板面平行于底片时,对于板状试样,一般都让它的板面平行于底片(xyxy平面),同时使它的一根棱平行于平面),同时使它的一根棱平行于y y轴。对轴。对于丝材和棒材,则令它的丝轴或棒的轴平行于于丝材和棒材,则令它的丝轴或棒的轴平行于y y方方向,同时在试样的某一边的表面作有记号。向,同时在试样的某一边的表面作有记号。为了避免在暗室中将底板正、反面搞混,习惯为了避免在暗室中将底板正、反面搞混,习惯上。从试样看过去,将底片的右上角切去或做其它上。从试样看过去,将底片的右上角切去或做其它记号。记号。试样和底片的相对位置确定之后,就可以爆
4、光。试样和底片的相对位置确定之后,就可以爆光。第2页/共35页8-2 8-2 透射劳埃花样的极射赤面投影透射劳埃花样的极射赤面投影一、透射一、透射劳埃法衍射的几劳埃法衍射的几何关系何关系 前面已经知道,劳埃前面已经知道,劳埃斑点是与晶面一一对应斑点是与晶面一一对应的。的。一束一束X X射线照射到单射线照射到单晶体上,于晶体上,于C C处有一晶面处有一晶面发生衍射,其衍射线发生衍射,其衍射线交底片于交底片于P P点,即为劳埃点,即为劳埃斑点。斑点。H H为晶面为晶面的法线的法线与投影球的交点,与投影球的交点,Q Q为为晶面所对应的极射赤面晶面所对应的极射赤面投影点。投影点。第3页/共35页 右图
5、为上述立体图对应右图为上述立体图对应的平面图。由图可见:的平面图。由图可见:(1 1)D D是底片到式样的距离,是底片到式样的距离,L L为底片中心到斑点的距为底片中心到斑点的距离。离。(2 2)R R为投影球(吴氏网)为投影球(吴氏网)的半径,的半径,CQCQ为投影点到投为投影点到投影基圆中心的距离。影基圆中心的距离。第4页/共35页 如果将底片和投影面中心对齐重合,可以看如果将底片和投影面中心对齐重合,可以看出,出,P P、Q Q两点处于一条直线上并位于中心点的两点处于一条直线上并位于中心点的两侧。两侧。从上述两式可以看出。只要知道劳埃斑点到从上述两式可以看出。只要知道劳埃斑点到底片中心的
6、距离底片中心的距离L L,就能得到投影点到投影基圆,就能得到投影点到投影基圆中心的距离中心的距离CQCQ,也就是确定了投影点的位置。,也就是确定了投影点的位置。从图中可以看出,从图中可以看出,Q Q点到投影基圆的角距离点到投影基圆的角距离为为,到投影基圆中心的角距离为,到投影基圆中心的角距离为90-90-。(?)第5页/共35页二、应用吴氏网作极射赤面投影二、应用吴氏网作极射赤面投影1 1、在一张透明纸上画出一直径与所用吴氏网直径相、在一张透明纸上画出一直径与所用吴氏网直径相同的投影基圆,并作出两条互相垂直的直径,记同的投影基圆,并作出两条互相垂直的直径,记为为x x、y y;2 2、将底片正
7、面朝下将底片正面朝下(即切角在左上方),将透明纸(即切角在左上方),将透明纸蒙在底片上使基圆中心与原斑点中心重合,蒙在底片上使基圆中心与原斑点中心重合,x x轴与轴与底片的横向一致,底片的横向一致,y y轴与底片的垂直方向相一致;轴与底片的垂直方向相一致;(为什么要将底片正面朝下?)(为什么要将底片正面朝下?)在透明纸上把各衍射斑点标下来(沿斑点最强在透明纸上把各衍射斑点标下来(沿斑点最强部分的中心),并分别标上记号部分的中心),并分别标上记号1 1、2n2n;3 3、用直尺量出各斑点到原斑点的距离、用直尺量出各斑点到原斑点的距离L Li i(用毫米做(用毫米做单位),并根据单位),并根据 计
8、算其所对应的计算其所对应的i i角;角;第6页/共35页4 4、将透明纸蒙到吴氏网上,、将透明纸蒙到吴氏网上,并使两者中心对齐,将某并使两者中心对齐,将某斑点斑点1 1转到吴氏网的转到吴氏网的CDCD轴轴上,从吴氏网上,从吴氏网CDCD轴的另一轴的另一端沿端沿CDCD轴由边缘向里数轴由边缘向里数1 1角度,得到一点角度,得到一点11,则,则11即为衍射斑点即为衍射斑点1 1所对应所对应的极射赤面投影点。的极射赤面投影点。用这样的方法作出所有用这样的方法作出所有衍射斑点所对应的极射赤衍射斑点所对应的极射赤面投影点。面投影点。第7页/共35页5 5、将同一晶带的各衍射斑点所对应的极射赤面将同一晶带
9、的各衍射斑点所对应的极射赤面投影点转到吴氏网的同一个大圆弧上投影点转到吴氏网的同一个大圆弧上,由大圆,由大圆弧与吴氏网弧与吴氏网CDCD轴的交点沿轴的交点沿CDCD向圆弧凹向方向数向圆弧凹向方向数9090得到一点得到一点T T,则,则T T即为该晶带所对应的晶带即为该晶带所对应的晶带轴的极点轴的极点。同样可作出其它晶带轴的极点。同样可作出其它晶带轴的极点。第8页/共35页三、应用三、应用极射赤面投影尺作投影点极射赤面投影尺作投影点1 1、极射赤面投影尺的制作、极射赤面投影尺的制作 如果没有吴氏网,还可如果没有吴氏网,还可 以根据(以根据(1 1)、()、(2 2)式)式 制作一种工具制作一种工
10、具极射赤面投影尺。投影尺的一端为极射赤面投影尺。投影尺的一端为毫米尺,用以测量衍射斑点到原斑点的距离毫米尺,用以测量衍射斑点到原斑点的距离L L,一,一端为所对应的极射赤面投影距离。端为所对应的极射赤面投影距离。尺是这样制作的尺是这样制作的:设:设毫米尺一端的读数分别为毫米尺一端的读数分别为0 0、5 5、1010、1515、2020、2525、3030(mmmm),并将这些数字),并将这些数字刻在毫米尺一边,将这些数字代入(刻在毫米尺一边,将这些数字代入(1 1)和()和(2 2)式,)式,可以得到可以得到CQCQ的对应读数为的对应读数为100100、9494、(mmmm),(这里以),(这
11、里以R=100mmR=100mm,D=40mmD=40mm)在尺的另一)在尺的另一端,从中心起量出这些数,并在尺上作记号,记下端,从中心起量出这些数,并在尺上作记号,记下它们的对应读数它们的对应读数0 0、5 5、1010。这就是这就是极射赤面投影尺。极射赤面投影尺。第9页/共35页2 2、利用投影尺作投影、利用投影尺作投影 头两步与应用吴氏网时相同头两步与应用吴氏网时相同,即作投影基圆、,即作投影基圆、描下衍射斑点。下面介绍利用投影尺作投影的方描下衍射斑点。下面介绍利用投影尺作投影的方法。法。将投影尺放到透明纸上,使尺的将投影尺放到透明纸上,使尺的O O点与投影基点与投影基圆的圆心重合,用毫
12、米尺端量出斑点圆的圆心重合,用毫米尺端量出斑点i i到原斑点的到原斑点的距离距离OPOPi i,同时在尺的另一端找出响应的读数,在,同时在尺的另一端找出响应的读数,在透明纸上描下该点,这一点即为透明纸上描下该点,这一点即为i i点所对应的极射点所对应的极射赤面投影点赤面投影点ii,然后再将投影尺围绕中心顺次转,然后再将投影尺围绕中心顺次转动,就可以作出全部劳埃斑点所对应的极射赤面动,就可以作出全部劳埃斑点所对应的极射赤面投影点,记下它们的顺序号投影点,记下它们的顺序号11、22、33 后面的工作与用后面的工作与用吴氏网时相同。吴氏网时相同。注意注意:对于不同直径的标准图,或者试样到底片的:对于
13、不同直径的标准图,或者试样到底片的距离不同,所作的极射赤面投影尺也不同。距离不同,所作的极射赤面投影尺也不同。问题问题:如果既没有吴氏网,也没有投影尺,如何作如果既没有吴氏网,也没有投影尺,如何作投影投影?第10页/共35页8-3 8-3 背射劳埃花样的极射赤面投影背射劳埃花样的极射赤面投影一、一、应用吴氏网作极射赤面投影应用吴氏网作极射赤面投影1 1、衍射斑点与投影点之间的关系、衍射斑点与投影点之间的关系第11页/共35页 与透射法一样,劳埃斑点与晶面族是一一对应的。与透射法一样,劳埃斑点与晶面族是一一对应的。这时,劳埃斑点与极射赤面投影点的关系如上图这时,劳埃斑点与极射赤面投影点的关系如上
14、图所示,由图可知所示,由图可知:(3 3)(4 4)同样如果把底片和投影面中心重合,同样如果把底片和投影面中心重合,P P、Q Q两点处两点处于一条直线上,并位于中心两侧。于一条直线上,并位于中心两侧。从上述两式可见,知道了劳埃斑点到底片中心距从上述两式可见,知道了劳埃斑点到底片中心距离离LL,就能得到投影点到投影基圆中心的距离,就能得到投影点到投影基圆中心的距离CQCQ(或角距离(或角距离9090)。)。第12页/共35页2 2、作极射赤面投影、作极射赤面投影 1 1)在透明纸上作一投影基圆,其半径与吴氏网)在透明纸上作一投影基圆,其半径与吴氏网(标准图)相同,并作出互相垂直的两条直径(标准
15、图)相同,并作出互相垂直的两条直径x x、y y;2 2)将底片的正面朝上将底片的正面朝上(即切角仍位于右上方),(即切角仍位于右上方),将透明纸蒙在底片上,使基圆中心与底片中心重将透明纸蒙在底片上,使基圆中心与底片中心重合,合,x x轴与底片的横向一致,轴与底片的横向一致,y y轴与底片的垂直轴与底片的垂直方向相一致。方向相一致。下面的工作与透射法相同,即描下各衍射斑点,下面的工作与透射法相同,即描下各衍射斑点,量出各斑点到中心的距离,算出其对应的量出各斑点到中心的距离,算出其对应的角,角,将各点转到吴氏网的将各点转到吴氏网的CDCD轴上,从另一端量出轴上,从另一端量出角,角,得到一点,则该
16、点即为所对应的投影点。得到一点,则该点即为所对应的投影点。也可以根据(也可以根据(3 3)、()、(4 4)两式制作极射赤面投)两式制作极射赤面投影尺,应用该尺作投影点。影尺,应用该尺作投影点。第13页/共35页二、应用格论尼格尺作极射赤面投影二、应用格论尼格尺作极射赤面投影1 1、背射劳埃斑点的定位、背射劳埃斑点的定位 如图所示,这个图如图所示,这个图是由晶体向底片方向是由晶体向底片方向看去,即迎着看去,即迎着X X射线看射线看的。的。图中。图中。Z Z轴平行于轴平行于入射线,入射线,OCOC为试样到为试样到底片的距离,底片的距离,P(x,y)P(x,y)为晶面为晶面C C的衍射斑点,的衍射
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- 射线 晶体学 第八
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