X射线衍射方法.pptx

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1、试验方法试验方法所用辐射所用辐射样品样品照相法照相法衍射仪法衍射仪法粉末法粉末法单色辐射单色辐射多晶或晶多晶或晶体粉末体粉末样品转动或样品转动或固定固定德拜相机德拜相机粉末衍射粉末衍射仪仪劳埃法劳埃法连续辐射连续辐射单晶体单晶体样品固定样品固定劳埃相机劳埃相机单晶或粉单晶或粉末衍射仪末衍射仪转晶法转晶法单色辐射单色辐射单晶体单晶体样品转动或样品转动或固定固定转晶转晶-回摆回摆照相机照相机单晶衍射单晶衍射仪仪三种基本试验方法三种基本试验方法 第1页/共73页依依依依据据据据：凡凡凡凡是是是是与与与与反反反反射射射射球球球球面面面面相相相相交交交交的的的的倒倒倒倒易易易易结结结结点点点点都都都都满

2、满满满足足足足衍射条件而产生衍射衍射条件而产生衍射衍射条件而产生衍射衍射条件而产生衍射。反射球面与倒易结点相交反射球面与倒易结点相交产生衍射产生衍射产生衍射产生衍射的的实验条件实验条件实验条件实验条件：1 1、单色的、单色的X X射线照射转动的晶体射线照射转动的晶体2 2、多色的、多色的X X射线照射固定的单晶射线照射固定的单晶3 3、单色的、单色的X X射线照射多晶射线照射多晶多晶就其不同位向多晶就其不同位向而言，相当于单晶转动。而言，相当于单晶转动。第2页/共73页反射球反射球2 第3页/共73页粉末法第4页/共73页劳埃法劳埃法第5页/共73页旋转单晶法第6页/共73页按获取物质衍射图样

3、的方法：照相法和衍射仪法按获取物质衍射图样的方法：照相法和衍射仪法 粉末照相法粉末照相法p粉末法粉末法:是用单色是用单色X X射线照射多晶粉末试样并使之衍射，用照射线照射多晶粉末试样并使之衍射，用照相底片记录衍射花样的方法。又称之为粉末照相法或粉末法。相底片记录衍射花样的方法。又称之为粉末照相法或粉末法。p按底片与样品的相对位置，照相法分为：按底片与样品的相对位置，照相法分为：a a、德拜、德拜-谢乐法谢乐法 b b、聚焦照相法、聚焦照相法 c c、针孔法、针孔法（平板照相法）（平板照相法）4.14.1粉末多晶体衍射法粉末多晶体衍射法 第7页/共73页德拜德拜-谢乐法谢乐法第8页/共73页第9

4、页/共73页聚焦照相法聚焦照相法第10页/共73页针孔法（平板照相法）针孔法（平板照相法）第11页/共73页第12页/共73页一、粉晶法成像原理与衍射花样特征一、粉晶法成像原理与衍射花样特征1 1、成像原理、成像原理u因组成粉晶样品的微小晶粒取向无规，故各晶粒中同名（因组成粉晶样品的微小晶粒取向无规，故各晶粒中同名（HKLHKL）晶面的倒易点集合成以倒易矢量长度晶面的倒易点集合成以倒易矢量长度(r(r*=1=1d d(HKL)(HKL)为半径的倒易为半径的倒易球面。球面。第13页/共73页u根据厄瓦尔德图解原理，反射球与倒易球相交时，满足衍根据厄瓦尔德图解原理，反射球与倒易球相交时，满足衍射条

5、件时，其交线为一系列垂直于入射线的圆环。射条件时，其交线为一系列垂直于入射线的圆环。u从反射球中心从反射球中心(O)(O)向这些圆周环连线就组成称之为衍射圆向这些圆周环连线就组成称之为衍射圆锥，衍射圆锥所对应的锥，衍射圆锥所对应的2 2 即为衍射角即为衍射角。第14页/共73页OO100200220倒易球倒易球反射球反射球入射线入射线 多晶的厄瓦尔德图解多晶的厄瓦尔德图解OO=s0/衍射圆锥衍射圆锥第15页/共73页2 2、衍射花样、衍射花样u若以平板底片记录衍射信息若以平板底片记录衍射信息(针孔法针孔法)，则获得的衍射花，则获得的衍射花样是一些同心的衍射圆环样是一些同心的衍射圆环各各(HKL

6、)(HKL)衍射圆锥与平板底衍射圆锥与平板底片的交线片的交线u若以卷成圆柱状底片若以卷成圆柱状底片记录衍射信息（德拜法），则记录衍射信息（德拜法），则获得获得的衍射花样是一些衍射弧的衍射花样是一些衍射弧(对对)各各(HKL)(HKL)衍射圆锥与底衍射圆锥与底片的交线。片的交线。多晶体试样衍射花样的形成第16页/共73页二、德拜法及德拜相机二、德拜法及德拜相机1 1、德拜法：用单色、德拜法：用单色X X射线照射试样，底片卷成圆环状，试射线照射试样，底片卷成圆环状，试样位于中心，获得的衍射花样是一些衍射弧样位于中心，获得的衍射花样是一些衍射弧(对对)各各(HKL)(HKL)衍射圆锥与底片的交线。衍

7、射圆锥与底片的交线。第17页/共73页2 2、德拜相机、德拜相机得拜相机的结构示意图得拜相机的结构示意图德拜相机外形图德拜相机外形图第18页/共73页1 1）圆桶形暗盒）圆桶形暗盒2 2）样品轴）样品轴3 3）光栏）光栏4 4）荧光屏）荧光屏得拜相机主要由下列得拜相机主要由下列几部分构成：几部分构成：得拜相机为方便衍射数据的测量，其暗盒内直径一得拜相机为方便衍射数据的测量，其暗盒内直径一般选定为般选定为57.3mm57.3mm或或114.6mm114.6mm，这样，得拜相片上，这样，得拜相片上1mm1mm长长度，正好分别对应于度，正好分别对应于2 2度或度或1 1度的圆心角。度的圆心角。第19

8、页/共73页三、实验方法三、实验方法1 1、试样的制备、试样的制备1 1）试样形状：将粉末试样制成直径为）试样形状：将粉末试样制成直径为0.3mm0.3mm0.6mm0.6mm，长度，长度为为1cm1cm的细圆柱状粉末集合体、金属丝、纤维的细圆柱状粉末集合体、金属丝、纤维；2 2）粉末颗粒：通常要求）粉末颗粒：通常要求 m m数量级；数量级；(过过250250目目300300目筛目筛)；3 3）脆性试样粉碎、韧性试样锉削或碾磨再真空退火。）脆性试样粉碎、韧性试样锉削或碾磨再真空退火。第20页/共73页颗粒适中：颗粒适中：颗粒过大，则可能由于参加衍射的晶粒数目太颗粒过大，则可能由于参加衍射的晶粒

9、数目太少而影响衍射线的强度；颗粒度过小，则可能因晶粒少而影响衍射线的强度；颗粒度过小，则可能因晶粒结构周期性的破坏而使衍射线发生弥散增宽。结构周期性的破坏而使衍射线发生弥散增宽。真实性：真实性：要求在试样制备过程中不该变原物相组分及原要求在试样制备过程中不该变原物相组分及原物相成分，以保证测试结果的真实性。物相成分，以保证测试结果的真实性。4）要求：）要求：第21页/共73页2、底片的安装底片的安装（根据底片圆孔位置和开口位置的不同）第22页/共73页3 3、靶材的选择、靶材的选择基本要求：靶材产生的特征基本要求：靶材产生的特征X X射线射线(常用常用KK射线射线)尽可能少尽可能少地激发样品的

10、荧光辐射，以降低衍射花样背底，使图像清晰。地激发样品的荧光辐射，以降低衍射花样背底，使图像清晰。uX X射线的吸收射线的吸收试验表明，质量吸收系试验表明，质量吸收系数数 m m与入射线波长与入射线波长 和原和原子序数子序数Z Z存在如下关系：存在如下关系：m m =K=K=K=K 3 3 3 3Z Z Z Z3 3 3 3这表明，入射这表明，入射X X射线的波射线的波长越长，越容易被吸收，长越长，越容易被吸收，样品的原子序数越高，样品的原子序数越高，X X射射线越容易被吸收。线越容易被吸收。第23页/共73页当波长减小到某几个值时，当波长减小到某几个值时，m m会突然增加，于是出现若干个跳会突

11、然增加，于是出现若干个跳跃台阶。跃台阶。原因：在这个特定波长时产生原因：在这个特定波长时产生了荧光效应，使了荧光效应，使X X射线被大量吸射线被大量吸收，这个相应的波长称为吸收限收，这个相应的波长称为吸收限 K K。利用这一原理，可以合理地选利用这一原理，可以合理地选用靶材。用靶材。第24页/共73页u靶材的选择（其实就是选择入射线波长）靶材的选择（其实就是选择入射线波长）1 1）按样品化学成分选靶按样品化学成分选靶 从前面分析可知：要尽量从前面分析可知：要尽量避免激发样品荧光辐射，避免激发样品荧光辐射，就必须使就必须使KK靶靶 K K吸收限吸收限或或KK靶靶稍长于稍长于 K K吸收限吸收限。

12、故靶的选择：故靶的选择：Z Z靶靶Z Z样样 Z Z靶靶Z Z样样+1+1 第25页/共73页按 与 关系选靶，以避免激发样品荧光辐射称之为按样品化学成分选靶。当样品中含有多种元素时，一般按含量较多的几种元素中Z最小的元素选靶。第26页/共73页2 2）入射线波长对衍射线条多少的影响）入射线波长对衍射线条多少的影响 由布拉格方程知：由布拉格方程知：d d/2/2，越大，则可能衍射线条越越大，则可能衍射线条越少，故入射线波长不易太大。少，故入射线波长不易太大。4 4、滤波、滤波uK K系特征辐射包括系特征辐射包括K K 与与K K 射线，因二者波长不同，故使样品射线，因二者波长不同，故使样品产生

13、两套方位不同的衍射花样，使衍射分析工作复杂化。产生两套方位不同的衍射花样，使衍射分析工作复杂化。第27页/共73页u为吸收为吸收K K射线，保证射线，保证K K的纯度，消除的纯度，消除K K射线衍射的影响，射线衍射的影响，滤波片的滤波片的 K K吸收限波长应满足：吸收限波长应满足：K K 靶靶 K K滤滤 K K 靶靶，u满足此条件的滤波片原子序数选择为：满足此条件的滤波片原子序数选择为：u Z Z靶靶40 40 时，时，Z Z片片 Z Z靶靶 1 1u Z Z靶靶40 40 时时 ，Z Z片片 Z Z靶靶 2 25 5、管电压管电流的选择、管电压管电流的选择 电压：电压：V=V=（3 35

14、5）V VK K （激发电压），电流：（激发电压），电流：I I W WK K/V/V6 6、曝光时间、曝光时间 根据试样的反射能力与入射束功率从根据试样的反射能力与入射束功率从30min30min到数到数小时不等。小时不等。第28页/共73页7 7、衍射花样的测量和计算、衍射花样的测量和计算u目的：通过测量底片上衍射线条的相对位置计算目的：通过测量底片上衍射线条的相对位置计算角，并角，并确定各衍射线条的相对强度；确定各衍射线条的相对强度；1)1)对前反射区对前反射区 （229090）2)2)对背反射区（对背反射区（229090）第29页/共73页u影响及修正影响及修正 计算计算时，时，值受相

15、机半径误差和底片收缩误差等的值受相机半径误差和底片收缩误差等的影响。用冲洗干燥后的底片（园）周长影响。用冲洗干燥后的底片（园）周长S S替换替换，用不对，用不对称装片法测量称装片法测量S S。（290）（290）ABCD第30页/共73页四、衍射花样的指数化四、衍射花样的指数化 指数化指数化是确定衍射花样中线条（弧对）所对应晶面是确定衍射花样中线条（弧对）所对应晶面的干涉指数。的干涉指数。1.1.立方晶系衍射晶面指数标定立方晶系衍射晶面指数标定将立方晶系晶面间距公式将立方晶系晶面间距公式 ：代入布拉格公式得：代入布拉格公式得：设设 H H2 2+K+K2 2+L+L2 2=N =N 则有：则有

16、：SinSin2 21 1：sinsin2 22 2：sinsin2 23 3：N N1 1:N:N2 2:N:N3 3：第31页/共73页简单简单体心体心面心面心HKLHKLN N1 12 23 34 45 56 68 89 910101111121213131414161617171818100100110110111111200200210210211211220220300,221300,221310310311311222222320320321321400400410,322410,322411,330411,330N=N=H H 2 2+K K 2 2+L L 2 23 3种点阵

17、的消光规律种点阵的消光规律第32页/共73页序序号号简单立方简单立方体心立方体心立方面心立方面心立方金刚石立方金刚石立方HKLNNi/N1HKLNNi/N1HKLNNi/N1HKLNNi/N1123456789101001101112002102112203003103111234568910111234568910111102002112203102223214004114202468101214161820123456789101112002203112224003314204223333481112161920242711.332.663.6745.336.336.67891112203

18、1140033142233344053162038111619242732354012.663.675.336.338910.6711.6713.33表表 6-2 衍射线的干涉指数衍射线的干涉指数第33页/共73页usinsin2 2的连比特征反映了晶体系统消光的规律，即反映了的连比特征反映了晶体系统消光的规律，即反映了晶体结构特征。晶体结构特征。u不同结构类型，其产生衍射各晶面的指数平方和（不同结构类型，其产生衍射各晶面的指数平方和（N N）顺序）顺序比也各不相同。比也各不相同。u在进行指数化时，只要先算出在进行指数化时，只要先算出sinsin2 2的顺序比，然后与表的顺序比，然后与表进行对

19、照，便可确定晶体的结构类型及其衍射线条的指数。进行对照，便可确定晶体的结构类型及其衍射线条的指数。面心立方的顺序比面心立方的顺序比=3=3：4 4：8 8：1111：1212：1616：1919：2020：2424：2727体心立方：体心立方：1 1：2 2：3 3：4 4：5 5：6 6：7 7：8 8：9 9：1010：1111：1212：1313简单立方：简单立方：1 1：2 2：3 3：4 4：5 5：6 6：8 8：9 9：1010：1111：1212：1313：1414第34页/共73页对未滤波的射线，由于只需标定对未滤波的射线，由于只需标定K K衍射线，故须识别衍射线，故须识别K

20、 K和和K K。识别识别K K和和K K衍射线的依据为：衍射线的依据为：五、相机的分辨本领五、相机的分辨本领 分辨本领分辨本领：表示晶面间距变化时引起衍射线位置相对改：表示晶面间距变化时引起衍射线位置相对改变的灵敏度，既相邻两条衍射线分开的程度。变的灵敏度，既相邻两条衍射线分开的程度。设相机的分辨本领为设相机的分辨本领为 ，则有：，则有：或因为所以（6-6）（6-7）第35页/共73页由上式可看出：由上式可看出：1)1)相机半径相机半径R R越大，分辨本领越高；越大，分辨本领越高；2)2)越大，分辨本领越高；越大，分辨本领越高；3)3)X X射线波长越长，分辨本领越高；射线波长越长，分辨本领越

21、高；4)4)面面间间距距越越大大，分分辨辨本本领领越越低低；所所以以大大晶晶胞胞试试样样，应选用长波长应选用长波长X X射线。射线。引入晶面间距引入晶面间距d d：（6-8）第36页/共73页五、聚焦法简介五、聚焦法简介u为了在不增大相机半径前提下提高粉末晶体衍射相片的分为了在不增大相机半径前提下提高粉末晶体衍射相片的分辨率，同时缩短底片曝光时间，人们设计了的一种相机。辨率，同时缩短底片曝光时间，人们设计了的一种相机。u多晶试样中一组（多晶试样中一组（hklhkl）晶面族所产生的衍射束在照）晶面族所产生的衍射束在照相底片上能聚焦成一点或一条细线。相底片上能聚焦成一点或一条细线。第37页/共73

22、页 4.2 x 4.2 x射线衍射仪射线衍射仪一、衍射仪的构造及几何光学一、衍射仪的构造及几何光学uX X射线（多晶体）衍射仪是以待征射线（多晶体）衍射仪是以待征X X射线照射多晶体样射线照射多晶体样品，并以辐射探测器记录衍射信息的衍射实验装置。品，并以辐射探测器记录衍射信息的衍射实验装置。u X X射线衍射仪是以布拉格实验装置为原型。射线衍射仪是以布拉格实验装置为原型。u衍射仪由衍射仪由X X射线发生器、射线发生器、X X射线测角仪、辐射探测器和射线测角仪、辐射探测器和辐射探测电路辐射探测电路4 4个基本部分组成，现代个基本部分组成，现代x x衍射衍射仪还包衍射衍射仪还包括控制操作和运行软件

23、的计算机系统。括控制操作和运行软件的计算机系统。第38页/共73页uX X射线衍射仪成像原理（厄瓦尔德图解）与照相法相射线衍射仪成像原理（厄瓦尔德图解）与照相法相同，但记录方式及相应获得的衍射花样不同。同，但记录方式及相应获得的衍射花样不同。u衍射仪采用的具有一定发散度的入射线，也因衍射仪采用的具有一定发散度的入射线，也因“同一同一圆周上的同弧圆周角相等圆周上的同弧圆周角相等”而聚焦，与聚焦（照相）而聚焦，与聚焦（照相）法不同的是，其聚焦圆半径随变化而变化法不同的是，其聚焦圆半径随变化而变化.uX X射线衍射仪法以其方便、快速、准确和可以自动进射线衍射仪法以其方便、快速、准确和可以自动进行数据

24、处理等特点在许多领域中取代了照相法，已成行数据处理等特点在许多领域中取代了照相法，已成为晶体结构分析等工作中的主要方法。为晶体结构分析等工作中的主要方法。第39页/共73页第40页/共73页第41页/共73页第42页/共73页高分辨衍射仪高分辨衍射仪（D8-DiscovreD8-Discovre型型BrukerBruker公司公司19991999年产品）年产品）第43页/共73页图4 48 X8 X射线粉末衍射仪原理示意图第44页/共73页u测角仪是测角仪是X X射线衍射仪的核心组成部分射线衍射仪的核心组成部分u试样台位于测角仪中心，试样台的中心轴试样台位于测角仪中心，试样台的中心轴ONON与

25、测角仪与测角仪的中心轴的中心轴(垂直图面垂直图面)O)O垂直。垂直。u试样台既可以绕测角仪中心轴转动，又可以绕自身中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。心轴转动。u 测角仪的构造测角仪的构造 5.5.测角仪简介测角仪简介图6-10 粉末衍射仪测角仪示意图和立式测角仪第45页/共73页粉末衍射仪测角仪示意图和立式测角仪粉末衍射仪测角仪示意图和立式测角仪 第46页/共73页第47页/共73页第48页/共73页第49页/共73页1 1、样品台、样品台2 2、测角仪圆、测角仪圆3 3、入射光栏、入射光栏 梭拉狭缝梭拉狭缝(S(S1 1)发散狭缝（发散狭缝（H H）4 4、接受光栏、

26、接受光栏梭拉狭缝梭拉狭缝(S(S2 2)防发散狭缝（防发散狭缝（M M）5 5、计数管、计数管(D)(D)梭拉狭缝梭拉狭缝:控制垂直发散度控制垂直发散度发散狭缝与防发散狭缝：控制水平发散度发散狭缝与防发散狭缝：控制水平发散度测角仪示意图测角仪示意图测角仪的构造测角仪的构造第50页/共73页测角仪的光学布置测角仪的光学布置测角仪的光学布置S S1 1-羧形光阑 G G、M M、H H狭缝光阑第51页/共73页测角仪的光学布置测角仪的光学布置u采用狭缝光阑和梭拉光阑组成的联合光阑，控制水平采用狭缝光阑和梭拉光阑组成的联合光阑，控制水平和垂直方向的发散度和垂直方向的发散度u测角仪要求与射线管的线焦斑

27、连接使用，线焦斑的测角仪要求与射线管的线焦斑连接使用，线焦斑的长边与测角仪中心轴平行长边与测角仪中心轴平行u梭拉光阑由一组互相平行、间隔很密的重金属梭拉光阑由一组互相平行、间隔很密的重金属(Ta(Ta或或Mo)Mo)薄片组成薄片组成。（代表性尺寸为：长（代表性尺寸为：长32mm32mm，薄片厚，薄片厚0.05mm0.05mm，薄片间距，薄片间距0.43mm0.43mm。安装时，要使薄片与测角仪平面平形。）。安装时，要使薄片与测角仪平面平形。）第52页/共73页-2联动u实验时，样品台上的样品与计数管以实验时，样品台上的样品与计数管以1 1：2 2的角速度关的角速度关系联合转动，以保证入射角等于

28、衍射角，也称为计数系联合转动，以保证入射角等于衍射角，也称为计数管与样品联动扫描。管与样品联动扫描。u目的：目的：u计数器始终处在反射位置；计数器始终处在反射位置；u满足聚焦条件的要求。使试样表面始终保持与聚焦满足聚焦条件的要求。使试样表面始终保持与聚焦圆相切，即聚焦圆的圆心永远位于试样表面的法线圆相切，即聚焦圆的圆心永远位于试样表面的法线上。上。u这种连动即这种连动即22连动。连动。第53页/共73页图6-7 衍射仪的聚焦半径第54页/共73页为达到聚焦目的：使为达到聚焦目的：使X X射线管的焦点射线管的焦点2 2、样品表面、样品表面5 5、计数器、计数器接收光阑接收光阑9 9位于聚焦圆上。

29、由于位于同一圆弧上的圆周角相等，位于聚焦圆上。由于位于同一圆弧上的圆周角相等，所以试样不同部位处平行于试样表面的所以试样不同部位处平行于试样表面的(hkl)(hkl)晶面，可把各自晶面，可把各自的反射线会聚到的反射线会聚到9 9点而聚焦。点而聚焦。由此可知由此可知:衍射仪的衍射花样均来自于与试样表面相平衍射仪的衍射花样均来自于与试样表面相平行晶面的反射。行晶面的反射。测角仪的衍射几何测角仪的衍射几何第55页/共73页第56页/共73页 探测器是基于探测器是基于X X射线光子能使原子电离的特性而制射线光子能使原子电离的特性而制造的，原子可以为气体造的，原子可以为气体(如正比计数器、盖革计数器如正

30、比计数器、盖革计数器)，也可以为固体，也可以为固体(如闪烁计数器、半导体计数器如闪烁计数器、半导体计数器)（3 3）辐射探测器）辐射探测器1.1.充气（包括正比与盖革）计数器充气（包括正比与盖革）计数器1 1）计数原理）计数原理 u以以X X射线光子可使气体电离的性质为基础。射线光子可使气体电离的性质为基础。u由一充有惰性气体的圆筒形套管由一充有惰性气体的圆筒形套管(阴极阴极)和一根与圆和一根与圆筒同轴的细金属丝筒同轴的细金属丝(阳极阳极)构成电场。构成电场。第57页/共73页充气计数器（正比或盖革计数器）uX X射线光子进入管内使气体电离，产生的电子被电场加射线光子进入管内使气体电离，产生的

31、电子被电场加速，与气体分子碰撞时使气体进一步电离，产生新的电速，与气体分子碰撞时使气体进一步电离，产生新的电子，又可再使气体电离，如此反复，极短时间内产生大子，又可再使气体电离，如此反复，极短时间内产生大量电子，产生量电子，产生“雪崩效应雪崩效应”。每个。每个X X射线光子进入计数器射线光子进入计数器产生一次产生一次“雪崩雪崩”，从而在计数器两极间外电路中产生，从而在计数器两极间外电路中产生一易于探测的电脉冲。一易于探测的电脉冲。第58页/共73页q气体放大因子气体放大因子A A 指入射光子经放大作用致电离气体分子数（指入射光子经放大作用致电离气体分子数（AnAn）与直接致）与直接致电离（无放

32、大作用）的气体分子数（电离（无放大作用）的气体分子数（n n）之比值。该值在）之比值。该值在10103 310105 5间为正比计数器，在间为正比计数器，在10108 810109 9间为盖革计数器。间为盖革计数器。q 特点：特点：a a、正比计数器产生脉冲的大小与光子的能量成正比，可与、正比计数器产生脉冲的大小与光子的能量成正比，可与脉冲高度分析器连用；盖革计数器产生脉冲大小与入射光子能脉冲高度分析器连用；盖革计数器产生脉冲大小与入射光子能量无关；量无关；b b、正比计数器计数快，几乎无计数损失；、正比计数器计数快，几乎无计数损失；盖革计数器分辨率低，有计数损失；盖革计数器分辨率低，有计数损

33、失；c c、正比计数器对温度敏感、正比计数器对温度敏感 d d、计量较准确。、计量较准确。第59页/共73页2 2、闪烁计数器、闪烁计数器u原理：利用原理：利用X X射线激发铊活化的碘化钠（射线激发铊活化的碘化钠（Na I)Na I)单晶体产生可见的荧光并单晶体产生可见的荧光并 通过光电管倍增放大，在计数器输出端产生一个易检测的电脉冲。通过光电管倍增放大，在计数器输出端产生一个易检测的电脉冲。u特点：特点：a)a)荧光的多少与光子的能量成正比；荧光的多少与光子的能量成正比；b)b)无脉冲损失；无脉冲损失；c)c)本底脉冲高。本底脉冲高。3 3、锂飘移硅检测器、锂飘移硅检测器 （固体半导体探测器

34、）（固体半导体探测器）优点：分辨能力高，优点：分辨能力高，分析速度快，检测效分析速度快，检测效率率100%100%，即无漏计损失。，即无漏计损失。但在室温下电子噪音和热噪音大，要液氮冷却。但在室温下电子噪音和热噪音大，要液氮冷却。闪烁计数器示意图第60页/共73页图4 416 16 三种计数器的脉冲分别曲线第61页/共73页（4 4）X X射线测量中的主要电路（了解）射线测量中的主要电路（了解）1.1.X X射线测量中主要电路的作用：射线测量中主要电路的作用：a a、保证计数器能有较佳输出脉冲、保证计数器能有较佳输出脉冲 b b、把计数脉冲变成能够直接读取或记录的值。、把计数脉冲变成能够直接读

35、取或记录的值。2.2.脉冲高度分析器脉冲高度分析器利用计数器产生的电脉冲高度利用计数器产生的电脉冲高度(脉脉冲电压冲电压)与与X X射线光子能量成正比的原理来判断脉冲高度，射线光子能量成正比的原理来判断脉冲高度，达到剔除干扰脉冲、提高峰背比的目的。达到剔除干扰脉冲、提高峰背比的目的。3.3.定标器及计数系统定标器及计数系统定标器定标器是把从脉冲高度分析器或计数器来的脉冲加以是把从脉冲高度分析器或计数器来的脉冲加以计数计数 的电子器件。（的电子器件。（I=1000I=1000脉冲脉冲/Sec)/Sec)4.4.计数率仪计数率仪是一种能够连续测量平均脉冲速度的装置。是一种能够连续测量平均脉冲速度的

36、装置。第62页/共73页（5 5）衍射仪的测量方法与实验参数）衍射仪的测量方法与实验参数一、计数测量方法一、计数测量方法 1 1、连续扫描测量方法、连续扫描测量方法 连接计数器到计数率仪上，在选定的连接计数器到计数率仪上，在选定的22角范围内，试样角范围内，试样以以/分的速度转动，计数器以分的速度转动，计数器以2/2/分的速度转动，即分的速度转动，即1 1：2 2的的/2/2联动扫描测量各衍射角对应的衍射强度，在打印终端联动扫描测量各衍射角对应的衍射强度，在打印终端输出测量结果或在计算机上绘出衍射输出测量结果或在计算机上绘出衍射I I-2-2图。图。扫描速度：扫描速度：1 1、2 2、4 4、

37、8 8、1616、3232/min/min 常用扫描速度：常用扫描速度：1 1 /min/min 、2 2/min/min 优点：扫描速度快、工作效率高优点：扫描速度快、工作效率高第63页/共73页第64页/共73页2 2、阶梯（步进）扫描测量法、阶梯（步进）扫描测量法u原理原理 将计数器与定标器连接将计数器与定标器连接,首先让计数器转到起始首先让计数器转到起始22角位角位置，按定时器设定的时间测量脉冲数，将脉冲数除以计数时间，置，按定时器设定的时间测量脉冲数，将脉冲数除以计数时间，即为该处对应的强度。即为该处对应的强度。然后计数器按设定的步宽和步进时间，每前进一步，重然后计数器按设定的步宽和

38、步进时间，每前进一步，重复一次上述的测量，给出各步复一次上述的测量，给出各步22对应的强度。对应的强度。1 1）定时计数：设定工作时间、步宽，从设定的起始角开）定时计数：设定工作时间、步宽，从设定的起始角开始测定；始测定；2 2）定数计时：固定）定数计时：固定-2-2的位置测定峰的强度。的位置测定峰的强度。u优点：测量精度高，能给出精确的衍射峰位、衍射线形、积分优点：测量精度高，能给出精确的衍射峰位、衍射线形、积分强度和积分宽度。适合作各种定量分析。强度和积分宽度。适合作各种定量分析。第65页/共73页第66页/共73页二、实验参数的选择二、实验参数的选择1.1.狭缝光阑的选择：以测试范围内最

39、小的狭缝光阑的选择：以测试范围内最小的22为依据来选择为依据来选择狭缝宽度，使入射线的照射面积不超出试样的工作表面。狭缝宽度，使入射线的照射面积不超出试样的工作表面。发散狭缝光阑：发散狭缝光阑：1/301/30o o、1/121/12o o、1/61/6o o、1/41/4o o、1/21/2o o、1 1o o、4 4o o；增大；增大I I增增 大，但分辨率下降；大，但分辨率下降；防散射光阑：防散射光阑：1/301/30o o、1/121/12o o、1/61/6o o、1/41/4o o、1/21/2o o、1 1o o、4 4o o；影响峰背比，；影响峰背比，一般宽度与发散狭缝同值；一

40、般宽度与发散狭缝同值；接收狭缝光阑：接收狭缝光阑：0.05,0.1,0.15,0.2,0.4,1.0 2.0(mm)0.05,0.1,0.15,0.2,0.4,1.0 2.0(mm)；强度大时尽量小强度大时尽量小第67页/共73页3 3、扫描速度的选择、扫描速度的选择 扫描速度加快导致衍射峰高下降，线形畸变，峰顶扫描速度加快导致衍射峰高下降，线形畸变，峰顶向扫描方向移动；所以应尽可能选用较小的扫描速度。向扫描方向移动；所以应尽可能选用较小的扫描速度。1 1）为了提高分辨力应选用低速扫描和较小的接收光阑；）为了提高分辨力应选用低速扫描和较小的接收光阑；2 2）要提高强度测量的精确度，应选用低速扫

41、描和中等接）要提高强度测量的精确度，应选用低速扫描和中等接受光阑。受光阑。3 3）对一般的物相分析可选）对一般的物相分析可选 4 4o o/min./min.；要提高分辨率及试；要提高分辨率及试样中弱相的分析可选用样中弱相的分析可选用 (1(1o o-2-2 o o)/min )/min 的扫描速度。的扫描速度。4 4）对于定量相分析应选较慢的扫描速度：）对于定量相分析应选较慢的扫描速度：(1/2(1/21/4)1/4)度度/每分钟。每分钟。第68页/共73页 扫描速度：扫描速度：2 2o o/min/min B,C,D B,C,D 的时间常数的时间常数S S为小、中、大为小、中、大第69页/

42、共73页第70页/共73页推荐的实验条件分析目的分析目的发散狭缝发散狭缝接受狭缝接受狭缝扫描速度扫描速度狭缝时间宽狭缝时间宽时间常数时间常数定性分析（在较定性分析（在较大角度范围测量）大角度范围测量）2929（o o）2 20.10.1（mmmm）0.10.12 2（o/min ）1 13 3（S S）6 61.5-21.5-23 3（S S）精确测量衍射峰精确测量衍射峰的相对强度的相对强度4 44 42 22 20.050.050.100.100.050.050.010.011/81/81/41/41/81/81/41/424242424242424241212121212121212精确测量展宽衍精确测量展宽衍射峰的相对强度射峰的相对强度4 42 20.010.010.020.021/41/41/21/22424242412121212为获得分辨率的为获得分辨率的衍射细节衍射细节1 12 23 3o.o2o.o20.020.020.020.021/81/81/81/81/81/89.69.69.69.64.84.85 55 52-32-3精确测定晶格常数精确测定晶格常数1 10.0350.0351/81/817178 8微量成份的鉴定微量成份的鉴定4 40.10.12 23 31 1第71页/共73页第72页/共73页感谢您的观看！第73页/共73页