x射線晶體衍射及分析姜英昭x射線晶體衍射及分析姜英昭1一、衍射方法

X射線衍射X-raydiffraction電子衍射electrondiffraction中子衍射neutrondiffraction同步輻射synchrotronradiation粉末照相法粉末衍射儀法單晶體衍射方法照相法

四圓衍射儀法多晶體衍射方法勞厄法轉(zhuǎn)晶法魏森堡法……一、衍射方法粉末照相法單晶體衍射方法照相法多晶體衍2X射線是由高速移動的電子（或離子）在陽極驟然停止運動，一部分能量轉(zhuǎn)化成熱能，另一部分能量轉(zhuǎn)化為X射線光量子而產(chǎn)生的三、X射線與物質(zhì)相互作用二、X射線產(chǎn)生X射線是由高速移動的電子（或離子）在陽極驟然停止運動，一部分31、X射線射入晶體將引起晶體中原子的電子振動，振動的電子發(fā)出X射線————次生X射線（相干散射）2、次生X射線與入射X射線波長相同3、單一原子的次生X射線強度較小，周期性重復原子產(chǎn)生的次生X射線會發(fā)生干涉現(xiàn)象4、某些方向上光程差等于波長的整數(shù)倍時，次生X射線才可以疊加形成衍射線四、X射線衍射概念：五、X射線衍射方法布拉格定律：2dsinθ=nλ（1）粉晶照相法——徳拜粉晶衍射相機（2）平面探測器粉晶衍射儀六、X射線衍射儀組成：帶有穩(wěn)壓穩(wěn)流裝置的X射線發(fā)生器精密的測角儀系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1、X射線射入晶體將引起晶體中原子的電子振動，振動的電子發(fā)出4X射線衍射圖譜分析——介紹課件5（利用單色器得到特征X射線）（利用單色器得到特征X射線）6X射線物相分析

晶胞參數(shù)的確定

晶粒尺寸的計算

結(jié)晶度的測量

晶粒取向測定

……七、數(shù)據(jù)分析方法X射線物相分析七、數(shù)據(jù)分析方法7

X射線物相分析

物相定性分析：確定物質(zhì)（材料）由哪些相組成一是確定材料的組成元素及其含量

—成份分析二是確定這些元素的存在狀態(tài)，即是什么物相—物相分析物相定量分析：確定各組成相的含量

方法：經(jīng)典：與PDF標準卡片對照現(xiàn)代：計算機檢索

成分分析：C元素

物相分析：石墨、金剛石、C60X射線物相分析成分分析：C元素8定量分析的程序（衍射儀法）①粉末衍射圖譜的獲得②d值的測量：2θ→d2dsinθ=nλ③相對強度的測量

各衍射線的峰高比——最強線為100④查閱索引⑤核對卡片定量分析的程序（衍射儀法）①粉末衍射圖譜的獲得91、晶體不同晶面“反射”衍射強度不同,測得的衍射線強度是一組晶面（hkl）反射的X射線總量，即積分強度。2、入射X射線不是嚴格平行而是有一定散度的光束，晶體也非嚴整的格子，一組晶面反射的X射線是在θ附近一個小的角度范圍內(nèi)1、晶體不同晶面“反射”衍射強度不同,測得的衍射線強度是一組101橫坐標：衍射角2θ單位°2縱坐標：強度標值I單位cps(記數(shù)/秒)3峰頂標值：網(wǎng)面間距d單位埃4基線：BL5衍射強度：去背景后的峰高h單位cps

可用相對強度峰值最大為1006半高寬：峰高的1/2寬度（表示某些晶體的結(jié)晶度）單位°7、背景B：基線與橫坐標之間的距離8、峰背比h/B1橫坐標：衍射角2θ單位°7、背景B：基線與橫坐標11X射線衍射圖譜分析——介紹課件12Mo鉬靶X射線特征譜K線系（最內(nèi)層以外各層電子躍遷到內(nèi)層）中波長最長、強度最大的譜線注：尋峰測量網(wǎng)面間距時，由于X射線的吸收問題使衍射線向高角度偏離，在低角度區(qū)域比較明顯，可與標樣校正曲線（石英NaCl)校正Mo鉬靶13X射線衍射圖譜分析——介紹課件14間接方法；直接測量某一衍射線的θ角，然后通過晶面間距公式、布拉格公式計算出晶格常數(shù)。以立方晶體為例，其晶面間距公式為：

根據(jù)布拉格方程2dsinθ=λ，則有：

二、晶胞參數(shù)測定方法2間接方法；直接測量某一衍射線的θ角，然后通過晶面間距公式、布15（鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料——鍶鈦礦）（鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料——鍶鈦礦）16衍射儀給出的數(shù)據(jù)：晶面指數(shù)、衍射峰的峰位、相對衍射強度（最大值100）衍射儀給出的數(shù)據(jù)：晶面指數(shù)、衍射峰的峰位、相對衍射強度17X射線衍射圖譜分析——介紹課件18三、晶粒尺寸測定Dhkl是垂直于（hkl）面方向的晶粒尺寸（單位為?）；λ為所用X射線波長；β是由于晶粒細化引起的衍射峰（khl）的寬化（單位是Rad）；K為一常數(shù)。若β為衍射峰的半高寬，則K=0.89，若β取衍射峰的積分寬度，則K=1。適用范圍：晶粒尺寸為10~1000?。三、晶粒尺寸測定Dhkl是垂直于（hkl）面方向的晶粒尺寸（19中子衍射①X射線是與電子相互作用，因而它在原子上的散射強度與原子序數(shù)成正比，而中子是與原子核相互作用，它在不同原子核上的散射強度不是隨值單調(diào)變化的函數(shù)，這樣，中子就特別適合于確定點陣中輕元素的位置(X射線靈敏度不足)和值鄰近元素的位置（X射線不易分辨）；②對同一元素，中子能區(qū)別不同的同位素，這使得中子衍射在某些方面，特別在利用氫-氘的差別來標記、研究有機分子方面有其特殊的優(yōu)越性；③中子具有磁矩，能與原子磁矩相互作用而產(chǎn)生中子特有的磁衍射，通過磁衍射的分析可以定出磁性材料點陣中磁性原子的磁矩大小和取向，因而中子衍射是研究磁結(jié)構(gòu)的