理学X射线衍射分析学习教案.pptx

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1、会计学1理学理学X射线衍射射线衍射(ynsh)分析分析第一页，共63页。X射线以及射线以及X射线衍射射线衍射(ynsh)学发展学发展历程历程1.1895年，德国，伦琴，发现，医疗，第一个诺贝尔物理奖；2.1912年，德国，劳埃，第一张X射线衍射花样，晶体结构，电磁波，原子(yunz)间距，劳埃方程，不方便；1913-1914年，英国，布拉格父子，布拉格方程，晶体结构分析；3.1916年，德拜、谢乐，粉末法，多晶体结构分析；4.1928年，盖格，弥勒，计数管，X射线衍射线强度，衍射仪。第1页/共63页第二页，共63页。1901 1901年获年获诺贝尔物理奖诺贝尔物理奖 W.C.(Wilhelm

2、Conrad Roentgen 18451923)18451845年年3 3月月2727日生于德国莱茵省勒奈普市。日生于德国莱茵省勒奈普市。18691869年在苏黎世大学获哲学博士学位，并年在苏黎世大学获哲学博士学位，并留校任教。留校任教。18721872年年18791879年先后年先后(xinhu)(xinhu)在斯特拉斯堡大学，霍恩海姆农在斯特拉斯堡大学，霍恩海姆农学院、吉森大学等校任教，学院、吉森大学等校任教，18881888年起任维年起任维尔茨堡大学教授及物理所所长，后任校长。尔茨堡大学教授及物理所所长，后任校长。18961896年成为柏林和慕尼黑科学院通讯院士，年成为柏林和慕尼黑科学

3、院通讯院士，1900192019001920年任慕尼黑物理所所长，年任慕尼黑物理所所长，19231923年年2 2月月1010日逝世。日逝世。主要成就：从主要成就：从18761876年开始研究各种气体比年开始研究各种气体比热，证实气体中电磁旋光效应存在。热，证实气体中电磁旋光效应存在。18881888年实验证实电介质能产生磁效应，最重要年实验证实电介质能产生磁效应，最重要在在18951895年年1111月月8 8日在实验中发现：当克鲁克日在实验中发现：当克鲁克斯管接高压电源，会放射出一种穿透力极斯管接高压电源，会放射出一种穿透力极强的射线，他命名为强的射线，他命名为X X射线。射线。X X射线

4、在晶体射线在晶体结构分析，金相材料检验，人体疾病透视结构分析，金相材料检验，人体疾病透视检查即治疗方面有广泛应用，因此而获得检查即治疗方面有广泛应用，因此而获得19011901年诺贝尔物理奖。年诺贝尔物理奖。伦琴伦琴伦琴伦琴(lnqn(lnqn(lnqn(lnqn)第2页/共63页第三页，共63页。X射线衍射技术的主要应用领域射线衍射技术的主要应用领域1，晶体结构分析：人类研究物质微观结构，晶体结构分析：人类研究物质微观结构的第一种方法。的第一种方法。2，物相定性分析，物相定性分析3，物相定量分析，物相定量分析(dnglingfnx)4，晶粒大小分析，晶粒大小分析5，非晶态结构分析，结晶度分析

5、非晶态结构分析，结晶度分析6，宏观应力与微观应力分析，宏观应力与微观应力分析7，择优取向分析，择优取向分析第3页/共63页第四页，共63页。1-1 X射线的本质射线的本质(bnzh)n nX X射线的本质射线的本质(bnzh)(bnzh)是电磁波，是电磁波，与可见光完全相同，仅是波长短与可见光完全相同，仅是波长短而已，因此具有波粒二像性。而已，因此具有波粒二像性。n n(1)(1)波动性波动性波动性波动性n n(2)(2)粒子粒子粒子粒子(lz(lz)性性性性1-1.X射线的物理基础射线的物理基础第4页/共63页第五页，共63页。第5页/共63页第六页，共63页。波动性波动性n nX射线的波长

6、范围：n n 0.01100 或 者(huzh)10-8-10-12 mn n1=10-10mn n表现形式：在晶体作衍射光栅观察到的X射线的衍射现象，即证明了X射线的波动性。X射线是波长在射线是波长在10-8到到10-12米范围内，米范围内，具有极强穿透具有极强穿透(chun tu)能力的电磁波。能力的电磁波。第6页/共63页第七页，共63页。n n硬X射线：波长较短的硬X射线能量较高，穿透性较强，适用(shyng)于金属部件的无损探伤及金属物相分析。n n软X射线：波长较长的软X射线能量较低，穿透性弱，可用于分析非金属的分析。n nX射线波长的度量单位常用埃（）,或者通用的国际计量单位中用

7、纳米（nm）表示，它们之间的换算关系为：n n 1=10-10 m 1nm=10-9 m 第7页/共63页第八页，共63页。粒子粒子(lz)性性n n特特征征表表现现为为以以光光子子（光光量量子子）形形式式辐辐射射和和吸吸收收时时具具有有(jy(jy u)u)的一定的质量、能量和动量。的一定的质量、能量和动量。n n表表现现形形式式为为在在与与物物质质相相互互作作用用时时交交换换能能量量。如如光光电电效效应；二次电子等。应；二次电子等。n nX X射射线线的的频频率率、波波长长 以以及及其其光光子子的的能能量量、动动量量p p之之间间存在如下关系：存在如下关系：n n n n式式中中hh普普朗

8、朗克克常常数数，等等于于6.625 6.625 J.s;J.s;ccXX射线的速度，等于射线的速度，等于2.998 m/s.2.998 m/s.n n 第8页/共63页第九页，共63页。相关相关(xinggun)习题：习题：1.1.试试试试计计计计算算算算波波波波长长长长0.71 0.71 （Mo-KMo-K）和和和和1.54 1.54 （Cu-Cu-KK）的的的的X X射线束，其频率射线束，其频率射线束，其频率射线束，其频率(pnl(pnl)和每个量子的能量。和每个量子的能量。和每个量子的能量。和每个量子的能量。Mo靶靶X射线射线:Cu靶靶X射线射线:第9页/共63页第十页，共63页。1-2

9、 X射线射线(shxin)的产生的产生产生产生X-射线射线(shxin)的方式：的方式：X-射线射线(shxin)管管 重点重点同步辐射光源同步辐射光源 了解了解第10页/共63页第十一页，共63页。n n(1)产生原理重点n n(2)产生条件重点n n(3)X射线管n n(4)过程(guchng)演示X射线管射线管重点重点(zhngdin)第11页/共63页第十二页，共63页。产生产生(chnshng)原理原理 高高速速运运动动的的电电子子与与物物体体碰碰撞撞时时，发发生生能能量量转转换换，电电子子的的运运动动受受阻阻失失去去动动能能，其其中中一一小小部部分分（1左左右右）能能量量转转变变(

10、zhunbin)为为X射射线线，而而绝绝大大部部分分（99左左右右）能能量量转转变变(zhunbin)成热能使物体温度升高。成热能使物体温度升高。第12页/共63页第十三页，共63页。产生产生(chnshng)条件条件n n1.1.产产产产生生生生自自自自由由由由电电电电子子子子-电电电电子子子子源源源源，如如如如加加加加热热热热钨钨钨钨丝丝丝丝(w(w s)s)产生热电子产生热电子产生热电子产生热电子 n n2.2.使使使使电电电电子子子子作作作作定定定定向向向向的的的的高高高高速速速速运运运运动动动动 -施施施施加加加加在在在在阳阳阳阳极极极极和和和和阴阴阴阴极极极极（钨钨钨钨丝丝丝丝(w

11、(w s)s)）间间间间的电压的电压的电压的电压1236541-高压变压器;2-钨丝变压器；3-X射线管；4-阳极；5-阴极；6-电子；7-X射线7常规(chnggu)的X射线产生装置第13页/共63页第十四页，共63页。n n3.3.在在在在其其其其运运运运动动动动的的的的路路路路径径径径上上上上设设设设置置置置一一一一个个个个障障障障碍碍碍碍物物物物使使使使电电电电子子子子(dinz(dinz)突突突突 然然然然 减减减减 速速速速或停止。或停止。或停止。或停止。n n4.4.真真真真空空空空-把把把把阴阴阴阴极极极极和和和和阳阳阳阳极极极极密密密密封封封封在在在在真真真真空空空空度度度度

12、高高高高于于于于10-3Pa 10-3Pa 的的的的真真真真空空空空中中中中，保保保保持持持持两两两两极极极极洁洁洁洁净净净净并并并并使使使使加加加加速速速速 电电电电 子子子子(dinz(dinz)无无无无 阻阻阻阻地撞击到阳极靶上。地撞击到阳极靶上。地撞击到阳极靶上。地撞击到阳极靶上。1236541-高压变压器;2-钨丝变压器；3-X射线管；4-阳极；5-阴极；6-电子；7-X射线7产生产生(chnshng)条件条件常规(chnggu)的X射线产生装置第14页/共63页第十五页，共63页。X射线管射线管 n n1.X1.X射线管的结构射线管的结构射线管的结构射线管的结构n n2.2.特殊构

13、造的特殊构造的特殊构造的特殊构造的X X射线管射线管射线管射线管n n3.3.市场市场市场市场(shch(shch ng)ng)上供上供上供上供应的种类应的种类应的种类应的种类 第15页/共63页第十六页，共63页。X射线管的结构射线管的结构(jigu)n n封闭式封闭式X X射线管实质上就是一个大的真空（射线管实质上就是一个大的真空（）二极管。基本）二极管。基本(jbn)(jbn)组成包括：组成包括：n n(1)(1)阴极：阴极是发射电子的地方。阴极：阴极是发射电子的地方。n n(2)(2)阳极：靶，是使电子突然减速和发射阳极：靶，是使电子突然减速和发射X X射线的地射线的地方。方。引自中南

14、大学引自中南大学第16页/共63页第十七页，共63页。n n(3)窗口：窗口是X射线从阳极靶向外射出的地方。n n(4)焦点：焦点是指阳极靶面被电子束轰击的地方，正是(zhn sh)从这块面积上发射出X射线。第17页/共63页第十八页，共63页。接变压器玻璃(b l)钨灯丝(dn s)金属(jnsh)聚灯罩铍窗口金属靶冷却水电子X射线X射线X X射线管剖面示意图射线管剖面示意图过程演过程演示示第18页/共63页第十九页，共63页。特殊特殊(tsh)构造的构造的X射线管射线管n n(1)细聚焦(jjio)X射线管n n(2)旋转阳极X射线管第19页/共63页第二十页，共63页。市场上供应市场上供

15、应(gngyng)的种类的种类 n n(1)密封式灯丝(dn s)X射线管n n(2)可拆式灯丝(dn s)X射线管第20页/共63页第二十一页，共63页。1-3 X射线谱射线谱 n n由X射线管发射出来的X射线可以(ky)分为两种类型：n n(1)连续（白色）X射线n n(2)特征（标识）X射线n n连续辐射，特征辐射X X射线谱指的是射线谱指的是X X射线的强度射线的强度(qingd)(qingd)随波长变化的关系曲随波长变化的关系曲线。线。X X射线强度射线强度(qingd)(qingd)大小由单位面积上的光量子数决大小由单位面积上的光量子数决定。定。第21页/共63页第二十二页，共63

16、页。连续连续(linx)X射射线线n n具具有有连连续续(linx)(linx)波波长长的的X X射射线线，构构成成连连续续(linx)X(linx)X射射线线谱谱，它它和和可可见见光光相相似似，亦亦称称多多色色X X射线。射线。n n产生机理产生机理(j l(j l)n n演示过程演示过程n n短波限短波限n nX X射线的强度射线的强度第22页/共63页第二十三页，共63页。产生产生(chnshng)机理机理 n n能量为eV的电子与阳极靶的原子碰撞时，电子失去自己的能量，其中部分以光子的形式辐射，碰撞一次产生一个能量为hv的光子，这样的光子流即为X射线。n n单位时间内到达阳极靶面的电子

17、数目是很多的，绝大多数电子要经历多次碰撞，逐渐地损耗(snho)自身的能力，即产生多次辐射，由于多次辐射中光子的能量不同，因此出现连续X射线谱。第23页/共63页第二十四页，共63页。K态（击走K电子(dinz)）L态（击走L电子(dinz)）M态（击走M电子(dinz)）N态（击走N电子）击走价电子中性原子WkWlWmWn0原子的能量连续X射线产生过程电子冲击阳极靶X射线射出演示演示过程过程引自中南大学引自中南大学第24页/共63页第二十五页，共63页。短波短波(dunb)限限 连续X射线谱在短波方向有一个波长极限，称为短波限0。它是由电子一次碰撞就耗尽能量所产生的X射线。它只与管电压有关，

18、不受其它因素的影响。相互关系(gun x)为：式中 e 电子电荷，等于 （库仑）V管电压h普朗克常数，等于或者或者(huzh)第25页/共63页第二十六页，共63页。相关相关(xinggun)习题习题n n试试计计算算用用50千千伏伏(qin f)操操作作时时，X射射线线管管中中的的电电子子在在撞撞击击靶靶时时的的速速度度和和动动能能，所所发发射射的的X射射线线短短波限为多少？波限为多少？第26页/共63页第二十七页，共63页。X射线的强度射线的强度(qingd)n nX射线的强度是指在单位时间内通过垂直于X射线传播方向的单位面积上光子数目（能量）的总和。常用(chn yn)单位是J/cm2.

19、s.n nX射线的强度I是由光子能量h和它的数目n两个因素决定的,即I=nh，连续X射线强度最大值在1.50,而不在0处。第27页/共63页第二十八页，共63页。连续X射线谱中每条曲线下的面积表示连续X射线的总强度(qingd)，也是阳极靶发射出的X射线的总能量。实验证明，I与管电流、管电压、阳极靶的原子序数存在如下关系：且X射线管的效率为:第28页/共63页第二十九页，共63页。1，各种波长的X射线的相对(xingdu)强度一致增高，2，最高强度的射线的波长逐渐变短（曲线的峰向左移动），3，短波极限逐渐变小，即0向左移动，4，波谱变宽。因此，管电压既影响连续因此，管电压既影响连续X射线谱的强

20、度，也影响其波长射线谱的强度，也影响其波长(bchng)范围。范围。当增加当增加X射线管的电压，连续射线管的电压，连续X射线谱有下列射线谱有下列(xili)特征特征第29页/共63页第三十页，共63页。特征特征(tzhng)X射线射线 n n是是在在连连续续谱谱的的基基础础上上叠叠加加若若干干条条具具有有(jy(jy u)u)一一定定波波长长的的谱谱线线，它它和和可可见见光光中中的单色相似，亦称单色的单色相似，亦称单色X X射线。射线。对于一定元素的靶，当管电压(diny)小于某一限度时，只激发连续谱。随着管电压(diny)升高，射线谱向短波及强度升高方向移动，本质上无变化。但当管电压(din

21、y)升高到超过某一临界值 如对钼靶为20kV）后，曲线产生明显的变化，即在连续谱的几个特定波长的地方，强度突然显著增大，如图所示。由于它们的波长反映了靶材的特征，因此称之为特征X射线谱。钼阳极管发射的X射线谱波长，0.1nm相对强度35kV2520第30页/共63页第三十一页，共63页。一一.特征特征X射线的特性射线的特性 管电压特征管电压特征 强度特征强度特征 特征波长取决于原子序数特征波长取决于原子序数-莫塞莱定律莫塞莱定律(dngl)二二.产生机理产生机理三三.K系激发机理系激发机理第31页/共63页第三十二页，共63页。一、特征一、特征(tzhng)X射射线的特性线的特性（1）n n激

22、激发发管管电电压压特特征征：每每一一条条谱谱线线对对应应一一定定的的激激发发电电压压，只只有有当当管管电电压压超超过过激激发发电电压压时时才才能能产产生生(chnshng)相相应应的的特特征征谱谱线线，且且靶靶材材原原子子序序数数越越大大其其激激发发电电压压越越高高。当当电电压压达达到到临临界界电电压压时时，特特征征谱谱线线的的波波长长不不再变，强度随电压增加。再变，强度随电压增加。第32页/共63页第三十三页，共63页。K系特征(tzhng)X射线的强度与管电压、管电流的关系为：强度特征：每个特征射线都对应一个特定的波长，不同靶材的特征谱波长不同。如管电流和管电压V的增加只能(zh nn)增

23、强特征X射线的强度，而不改变波长。二、特征二、特征(tzhng)X射线的射线的特性特性（2）第33页/共63页第三十四页，共63页。n n同同同同系系系系（例例例例如如如如K K1 1、L L1 1等等等等）特特特特征征征征X X射射射射线线线线谱谱谱谱的的的的频频频频率率率率和和和和波波波波长长长长只只只只取取取取决决决决于于于于阳阳阳阳极极极极靶靶靶靶物物物物质质质质的的的的原原原原子子子子能能能能级级级级结结结结构构构构，是物质的固有特性是物质的固有特性是物质的固有特性是物质的固有特性(txng)(txng)。且存在如下关系：。且存在如下关系：。且存在如下关系：。且存在如下关系：n n

24、莫莫莫莫塞塞塞塞莱莱莱莱定定定定律律律律：同同同同系系系系特特特特征征征征X X射射射射线线线线谱谱谱谱的的的的波波波波长长长长 或或或或频频频频率率率率与原子序数与原子序数与原子序数与原子序数Z Z关系为：关系为：关系为：关系为：三、特征三、特征(tzhng)X射线的特性射线的特性（3）-莫塞莱定律莫塞莱定律C，C1 与为常数(chngsh)或者第34页/共63页第三十五页，共63页。莫塞莱定律莫塞莱定律(dngl)K 1:C=3*103 =2.9K 1:C1=5.2*107 =2.9第35页/共63页第三十六页，共63页。产生产生(chnshng)机理机理 n n特征特征X X射线谱的产生

25、机理与阳极物质的原子射线谱的产生机理与阳极物质的原子(yunz(yunz)内部结构紧内部结构紧密相关的。密相关的。n n原子原子(yunz(yunz)系统内的电子按泡利不相容原理和能量最低原理分系统内的电子按泡利不相容原理和能量最低原理分布于各个能级。布于各个能级。n n在电子轰击阳极的过程中，当某个具有足够能量的电子将阳极在电子轰击阳极的过程中，当某个具有足够能量的电子将阳极靶原子靶原子(yunz(yunz)的内层电子击出时，于是在低能级上出现空位，的内层电子击出时，于是在低能级上出现空位，系统能量升高，处于不稳定激发态。较高能级上的电子向低能系统能量升高，处于不稳定激发态。较高能级上的电子

26、向低能级上的空位跃迁，并以光子的形式辐射出标识级上的空位跃迁，并以光子的形式辐射出标识X X射线谱。射线谱。第36页/共63页第三十七页，共63页。KK态态态态L L态态态态MM态态态态N N态态态态 k k l l mm n n0 0原原原原子子子子的的的的能能能能级级级级h lk=l-kK K K L L h nk=n-kh nl=n-l特征特征特征特征(tzhng)X(tzhng)X射线产生过程射线产生过程射线产生过程射线产生过程特征特征特征特征X X射线是波长射线是波长射线是波长射线是波长(bchng)(bchng)一定的特一定的特一定的特一定的特征辐射。征辐射。征辐射。征辐射。第37

27、页/共63页第三十八页，共63页。n n当K系电子被激发时，原子的系统能量便由基态升高到K激发态，即K系激发。同样，L系，电子被激发，称为L系激发，依此类推。n n当K层电子出现(chxin)空位，其被高能级电子填充时产生K系辐射。具体地，当K层空位被L层电子填充时，产生K辐射，而被M层电子填充时，产生K辐射。同样，电子从高能态填充到L时产生的辐射为L系辐射，依此类推。激发激发(jf)与与辐射辐射第39页/共63页第四十页，共63页。K系激发系激发(jf)机机理理 n nK K层层电电子子被被击击出出时时，原原子子系系统统能能量量由由基基态态升升到到K K激激发发态态，高高能能级级电电子子向向

28、K K层层空空位位填填充充(tinchng)(tinchng)时时产产生生K K系系辐辐射射。L L层层电电子子填填 充充(tinchng)(tinchng)空空位位时时，产产生生KK辐辐射射；MM层层 电电 子子 填填 充充(tinchng)(tinchng)空空 位位 时时产生产生KK辐射。辐射。第40页/共63页第四十一页，共63页。n n由能级可知K辐射的光子能量大于K的能量，但K层与L层为相邻能级，故L层电子填充几率大，所以K的强度(qingd)约为K的5倍。n n产生K系激发要阴极电子的能量eVk至少等于击出一个K层电子所作的功Wk。Vk就是激发电压。第41页/共63页第四十二页，

29、共63页。1-4 物质结构状态与散射物质结构状态与散射(衍射衍射(ynsh)谱谱线线 自然界中物质常见的结构状态包括：自然界中物质常见的结构状态包括：原子完全无序原子完全无序(稀薄气体稀薄气体)原子近程有序但远程无序原子近程有序但远程无序(非晶非晶)原子近程有序和远程有序原子近程有序和远程有序(晶体晶体)第42页/共63页第四十三页，共63页。原原子子完完全全无无序序情情况况，例例如如稀稀薄薄气气体体。在在进进行行X射射线线分分析析时时，只只能能得得到到(d do)一一条条近近乎乎水水平平的的散散射射背底谱线。背底谱线。I2第43页/共63页第四十四页，共63页。原原子子近近程程有有序序但但远

30、远程程无无序序情情况况，例例如如非非晶晶体体材材料料。由由于于近近程程原原子子的的有有序序排排列列，在在配配位位原原子子密密度度(md)较较高高原原子子间间距距对对应应的的 2 附附近近产产生生非非晶晶散散射射峰。峰。I2换算为换算为4 sin/第44页/共63页第四十五页，共63页。I2换算为换算为4 sin/非非晶晶体体材材料料的的近近程程原原子子有有序序度度越越高高，则则配配位位原原子子密密度度(md)较较高高原原子子间间距距对对应应的的非非晶晶散散射射峰峰越越强，且散射峰越窄。强，且散射峰越窄。第45页/共63页第四十六页，共63页。理理想想晶晶体体的的衍衍射射谱谱线线，是是布布拉拉格

31、格方方向向对对应应的的 2 处处产产生生(chnshng)没没有有宽宽度度的的衍衍射射线线条。条。前提是不存在消光现象。前提是不存在消光现象。I2第46页/共63页第四十七页，共63页。实实际际晶晶体体中中由由于于存存在在晶晶体体缺缺陷陷等等破破坏坏晶晶体体完完整整性性的的因因素素，导导致致衍衍射射(ynsh)谱谱 线线的的峰峰值值强强度度降降低，峰形变宽。低，峰形变宽。I2I2第47页/共63页第四十八页，共63页。物质微区不均匀性，例如存在纳米级别的异类物质微区不均匀性，例如存在纳米级别的异类(yli)颗粒或孔隙，则会在颗粒或孔隙，则会在 25o 范围内出现相应范围内出现相应的漫散射谱线即

32、小角散射现象。的漫散射谱线即小角散射现象。I2换算为换算为2 sin/第48页/共63页第四十九页，共63页。1-4-2、晶体、晶体(jngt)的衍射谱线的衍射谱线(1)衍射峰位与衍射强度衍射峰位与衍射强度A、衍射峰位、衍射峰位 衍衍射射峰峰位位角角 2是是反反映映衍衍射射方方向向的的问问题题，主主要要与与辐辐射射波波长长、晶晶胞胞类类型型、晶晶胞胞大大小小及及形形状状有关。遵循布拉格方程。有关。遵循布拉格方程。第49页/共63页第五十页，共63页。I2第50页/共63页第五十一页，共63页。B、衍射强度、衍射强度 衍射积分强度，归根结底是衍射积分强度，归根结底是X射线受晶体射线受晶体中众多电

33、子散射后的干涉与叠加结果。原子中众多电子散射后的干涉与叠加结果。原子(yunz)在晶胞中位置及原子在晶胞中位置及原子(yunz)种类则种类则决定了衍射强度。决定了衍射强度。面积不变面积不变第51页/共63页第五十二页，共63页。(2)晶体不完整性及其衍射效应晶体不完整性及其衍射效应 自然界中的大多物质，其晶体结构都不自然界中的大多物质，其晶体结构都不是理想的晶体，例如存在孪晶与亚晶块、是理想的晶体，例如存在孪晶与亚晶块、晶格显微晶格显微(xin wi)畸变、位错与层错、畸变、位错与层错、甚至原子热振动等，破坏了晶体结构的完甚至原子热振动等，破坏了晶体结构的完整性，故称为不完整晶体。整性，故称为

34、不完整晶体。第52页/共63页第五十三页，共63页。第53页/共63页第五十四页，共63页。第54页/共63页第五十五页，共63页。第55页/共63页第五十六页，共63页。层错作为一种面缺陷，由于破坏了晶体的周期层错作为一种面缺陷，由于破坏了晶体的周期排列与完整性，从而引起能量升高。例如面心立排列与完整性，从而引起能量升高。例如面心立方方(lfng)晶体的原子可密排面为晶体的原子可密排面为111。其正常堆。其正常堆垛顺序为垛顺序为ABCABC。堆垛顺序若是堆垛顺序若是ABCBCA，即抽出一层原子面，即抽出一层原子面，形成抽出型层错。同样还有插入型层错。形成抽出型层错。同样还有插入型层错。ABC

35、ABCABCBCA第56页/共63页第五十七页，共63页。第57页/共63页第五十八页，共63页。物质的晶体不完整性，必然影响物质的晶体不完整性，必然影响X射线空间射线空间干涉的强度分布，在稍偏离布拉格方向上也出干涉的强度分布，在稍偏离布拉格方向上也出现现(chxin)衍射，造成衍射，造成X射线衍射峰形状的变射线衍射峰形状的变化，例如导致衍射峰宽化和峰值强度降低等。化，例如导致衍射峰宽化和峰值强度降低等。面积不变面积不变第58页/共63页第五十九页，共63页。(3)细晶宽化细晶宽化 对对于于多多晶晶试试样样而而言言，当当晶晶块块尺尺寸寸较较大大时时，与与每每个个晶晶块块中中的的某某一一晶晶面面

36、hkl相相应应的的倒倒易易点近似为一几何点。点近似为一几何点。由由无无数数晶晶块块中中同同族族晶晶面面hkl相相应应的的点点组组成成(z chn)了一个无厚度的倒易球面。了一个无厚度的倒易球面。第59页/共63页第六十页，共63页。材料中亚晶块尺寸较小时，相应于某晶面组材料中亚晶块尺寸较小时，相应于某晶面组hkl的倒易点扩展为倒易体，则由无数亚晶块相应的倒的倒易点扩展为倒易体，则由无数亚晶块相应的倒易体组成了具有一定厚度的倒易球，即衍射畴与反易体组成了具有一定厚度的倒易球，即衍射畴与反射球相交射球相交(xingjio)的范围也就越大。的范围也就越大。此时在偏离布拉格角的方向上也存在衍射现象，此

37、时在偏离布拉格角的方向上也存在衍射现象，造成衍射线的宽化。造成衍射线的宽化。第60页/共63页第六十一页，共63页。Scherrer公式，可表示为公式，可表示为式式中中积积分分宽宽度度的的单单位位为为弧弧度度(hd)，D为为亚亚晶晶块块尺寸，尺寸，为射线波长。为射线波长。该该晶晶粒粒尺尺寸寸测测量量值值，仅仅代代表表晶晶粒粒沿沿试试样样法法线线方方向向的尺寸。的尺寸。第61页/共63页第六十二页，共63页。需要需要(xyo)说明，一个晶粒中包含多个亚晶粒，说明，一个晶粒中包含多个亚晶粒，晶粒尺寸测量值，实际是晶粒中的亚晶粒尺寸。晶粒尺寸测量值，实际是晶粒中的亚晶粒尺寸。第62页/共63页第六十三页，共63页。