1、X-射線衍射分析（XRD）X-射線的性質(zhì)X-射線的產(chǎn)生X-射線與物質(zhì)的相互作用X-射線衍射分析原理X-射線衍射分析應(yīng)用2022/9/241X-射線1895年倫琴（W.C.Roentgen）研究陰極射線管時(shí)，發(fā)現(xiàn)管的對(duì)陰極能放出一種有穿透力的肉眼看不見的射線。由于它的本質(zhì)在當(dāng)時(shí)是一個(gè)“未知數(shù)”，故稱之為X射線。 2022/9/242一、X-射線的性質(zhì) 肉眼不能觀察到，但可使照相底片感光、熒光板發(fā)光和使氣體電離； 能透過可見光不能透過的物體； 這種射線沿直線傳播，在電場與磁場中不偏轉(zhuǎn)，在通過物體時(shí)不發(fā)生反射、折射現(xiàn)象，通過普通光柵亦不引起衍射； 這種射線對(duì)生物有很厲害的生理作用。2022/9/24

2、3二、X-射線的產(chǎn)生 產(chǎn)生X-射線的方法，是使快速移動(dòng)的電子(或離子)驟然停止其運(yùn)動(dòng)，則電子的動(dòng)能可部分轉(zhuǎn)變成X光能，即輻射出X-射線。2022/9/2442022/9/245 X射線的頻率由下式?jīng)Q定：h 2 1 式中1和2為原子的正常狀態(tài)能量和受刺激狀態(tài)時(shí)的能量。 當(dāng)打去K層電子時(shí)，所有靠外邊的電子層中的電子都可能落到那個(gè)空位上，當(dāng)產(chǎn)生回落躍遷時(shí)就產(chǎn)生K系的X射線光譜。K系線中，K線相當(dāng)于電子由L層過渡到K層，K線相當(dāng)于電子由M層過渡到K層。當(dāng)然K線比K線頻率要高，波長較短。整個(gè)K系X射線波長最短。結(jié)構(gòu)分析時(shí)所采用的就是K系X射線。2022/9/2472022/9/2481、 X射線的散射定

3、義：X射線通過物質(zhì)時(shí)，其部分光子將會(huì)改變它們的前進(jìn)方向這就是散射現(xiàn)象。散射現(xiàn)象：包括相干散射和不相干散射2022/9/2410相干散射或稱古典散射 當(dāng)入射X光子與物質(zhì)中的某些電子（例如內(nèi)層電子）發(fā)生碰撞時(shí)，由于這些電子受到原子的強(qiáng)力束縛，光子的能量不足以使電子脫離所在能級(jí)的情況下，此種碰撞可以近似地看成是剛體間的彈性碰撞，其結(jié)果僅使光子的前進(jìn)方向發(fā)生改變，即發(fā)生了散射，但光子的能量并未損耗，即散射線的波長等于入射線的波長。此時(shí)各散射線之間將相互發(fā)生干涉，故成為相干散射。相干散射是引起晶體產(chǎn)生衍射線的根源。2022/9/2411不相干散射也稱康普頓效應(yīng) 當(dāng)入射X射線光子與物質(zhì)中的某些電子（例如外

4、層電子）發(fā)生碰撞時(shí)，由于這些電子與原子間的結(jié)合松弛，可以近似地看成是自由電子，碰撞的結(jié)果，X射線光子將一部分能量傳遞給電子，使電子脫離原子而形成反沖電子，同時(shí)光子本身也改變了原來的前進(jìn)方向，發(fā)生了散射。這種散射由于各個(gè)光子能量減小的程度各不相同，即每個(gè)散射光子的波長彼此不等，因此相互不會(huì)發(fā)生干涉，故稱為不相干散射。不相干散射線的波長比入射X射線的能量小、波長大。在X射線衍射分析中只增加連續(xù)背景，給衍射圖帶來不利影響。2022/9/24122022/9/2414四、X-射線衍射分析原理布拉格方程： n=2dsin 2022/9/2415Xpert MPD Pro 2022/9/24171、物相分

5、析確定物質(zhì)（材料）由哪些相組成（即物相定性分析或稱物相鑒定）確定各組成相的含量（常以體積分?jǐn)?shù)或質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，即物相定量分析）。2022/9/2418（1）物相定性分析基本原理與方法物質(zhì)的X射線衍射花樣特征：分析物質(zhì)相組成的“指紋腳印”。 制備各種標(biāo)準(zhǔn)單相物質(zhì)的衍射花樣并使之規(guī)范化，將待分析物質(zhì)(樣品)的衍射花樣與之對(duì)照，從而確定物質(zhì)的組成相。2022/9/24192022/9/2420PDF卡片各種已知物相衍射花樣的規(guī)范化工作于1938年由哈那瓦特(J. D. Hanawalt)開創(chuàng)。他的主要工作是將物相的衍射花樣特征(位置與強(qiáng)度)用d(晶面間距)和I(衍射線相對(duì)強(qiáng)度)數(shù)據(jù)組表達(dá)并制成相應(yīng)的物

6、相衍射數(shù)據(jù)卡片?？ㄆ畛跤伞懊绹牧显囼?yàn)學(xué)會(huì)(ASTM)”出版，稱ASTM卡片。1969年成立了國際性組織“粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合會(huì)(JCPDS)”，由它負(fù)責(zé)編輯出版“粉末衍射卡片”，稱PDF卡片。 2022/9/2421氯化鈉(NaCl)的PDF卡片2022/9/2422數(shù)值索引以Hanawalt無機(jī)相數(shù)字索引為例。其編排方法為：一個(gè)相一個(gè)條目，在索引中占一橫行，其內(nèi)容依次為按強(qiáng)度遞減順序排列的8條強(qiáng)線的晶面間距和相對(duì)強(qiáng)度值、化學(xué)式、卡片編號(hào)和參比強(qiáng)度值。條目示例如下： 芬克無機(jī)數(shù)值索引與哈那瓦特?cái)?shù)值索引相類似，主要不同的是其以八強(qiáng)線條的d值循環(huán)排列，每種相在索引中可出現(xiàn)8次。2022/9/242

7、4字母索引以物相英文名稱字母順序排列。每種相一個(gè)條目，占一橫行。條目的內(nèi)容順序?yàn)椋何锵嘤⑽拿Q、三強(qiáng)線d值與相對(duì)強(qiáng)度、卡片編號(hào)和參比強(qiáng)度號(hào)。條目示例如下： 2022/9/2425多相物質(zhì)分析多相物質(zhì)相分析的方法是按上述基本步驟逐個(gè)確定其組成相。多相物質(zhì)的衍射花樣是其各組成相衍射花樣的簡單疊加，這就帶來了多相物質(zhì)分析(與單相物質(zhì)相比)的困難：檢索用的三強(qiáng)線不一定局于同一相，而且還可能發(fā)生一個(gè)相的某線條與另一相的某線條重疊的現(xiàn)象。因此，多相物質(zhì)定性分析時(shí)，需要將衍射線條輪番搭配、反復(fù)嘗試，比較復(fù)雜。2022/9/24272、物相定量分析基本原理定量分析的任務(wù)是確定物質(zhì)(樣品)中各組成相的相對(duì)含量。 由于需要準(zhǔn)確測定衍射線強(qiáng)度，因而定量分析一般都采用衍射儀法。設(shè)樣品中任意一相為j，其某(