現(xiàn)代材料分析測試技術(shù)PPT精選文檔

1、1,X射線衍射晶體學(xué),2,晶體和非晶體,晶體是質(zhì)點(diǎn)（原子、離子或分子）在空間按一定規(guī)律周期性重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)。 非晶體是指組成物質(zhì)的分子（或原子、離子）不呈空間有規(guī)則周期性排列的固體。它沒有一定規(guī)則的外形，如玻璃、松香、石蠟等。它的物理性質(zhì)在各個(gè)方向上是相同的，叫“各向同性”。它沒有固定的熔點(diǎn)。所以有人把非晶體叫做“過冷液體”或“流動(dòng)性很小的液體,3,晶體的基本性質(zhì),1 均一性：指晶體內(nèi)部在其任一部位都具有相同性質(zhì)的特性。如密度、化學(xué)性質(zhì)。 2 異向性：指晶體的性質(zhì)因觀測方向的不同而表現(xiàn)出差異的特性。如硬度，解理。 3 對稱性：指晶體中的相同部分或性質(zhì)，能夠在不同方向或位置上有規(guī)律地重復(fù)

2、出現(xiàn)。 4 自限性：指晶體能自發(fā)地形成封閉的凸幾何多面體外形的特點(diǎn)。 5 最小內(nèi)能：指的是在相同熱力學(xué)條件下，晶體與同種物質(zhì)的非晶態(tài)相比較，其內(nèi)能最小，因而晶體的結(jié)構(gòu)也是最穩(wěn)定的。 6 穩(wěn)定性：由于晶體有最小的內(nèi)能，因而結(jié)晶狀態(tài)是一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài)。 7 固定的熔點(diǎn),4,空間點(diǎn)陣,為了探討千變?nèi)f化的晶體結(jié)構(gòu)的一些共同規(guī)律，可以把晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行幾何抽象。抽象的方法是把晶體結(jié)構(gòu)中各周期重復(fù)單位中的等同點(diǎn)抽象成一個(gè)僅代表重心位置而不代表組成、重量和大小的幾何點(diǎn)，這些幾何點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)或點(diǎn)陣點(diǎn),5,晶胞,結(jié)點(diǎn)在空間周期性排列的幾何圖形，就稱為晶體結(jié)構(gòu)的空間點(diǎn)陣。連接結(jié)點(diǎn)中相鄰結(jié)點(diǎn)而成的單位平行六面體，稱為晶

3、胞。 選取晶胞的條件： 能同時(shí)反映出空間點(diǎn)陣的周期性和對稱性； 在滿足的條件下有盡可能多的直角； 在滿和的條件下，體積最小,6,晶面指數(shù),描述晶面或一族互相平行面網(wǎng)在空間位置的符號（hkl）稱為晶面符號或密勒符號。其中hkl稱為晶面指數(shù)或晶面指標(biāo)。 晶面指數(shù)確定方法：取晶面在各晶軸上的截距系數(shù)p、q、r的倒數(shù)1/p、1/q、1/r，化簡成互質(zhì)的整數(shù)比h ：k ：l，用（hkl）表示這組晶面,7,晶面指數(shù)確定方法,8,晶向與晶向指數(shù),在晶體點(diǎn)陣中，連接兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的直線所確定的方向稱為晶向。晶向用晶向指數(shù)uvw表示。確定晶向指數(shù)的方法： （1）在一簇互相平行的結(jié)點(diǎn)直線中引出過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線； （2）

4、在該直線上選距原點(diǎn)最近的結(jié)點(diǎn)，量出它的結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)； （3）將三個(gè)坐標(biāo)用方括號括起來，即為該結(jié)點(diǎn)直線的晶向指數(shù)。 晶向?yàn)榭臻g向量，向量坐標(biāo)為（u,v,w,9,晶帶,在晶體結(jié)構(gòu)中平行某一晶向的所有晶面均屬于同一個(gè)晶帶，這些晶面叫做晶帶面。晶帶面的交線相互平行，其中通過坐標(biāo)原點(diǎn)的那條平行直線叫做晶帶軸,用uvw 表示。晶帶軸的指數(shù)即為該晶帶的指數(shù)。同一晶帶中包含有各種不同晶面族的晶面,10,衍射的概念,衍射的概念： 衍射是由于存在某種位相關(guān)系的兩個(gè)或兩個(gè)以上的波相互疊加所引起的一種物理現(xiàn)象。 這些波必須是相干波源(同方向、同頻率、位相差恒定,11,X射線的衍射,X射線在晶體中的衍射現(xiàn)象，實(shí)質(zhì)上是大量的

5、原子散射波互相干涉的結(jié)果，每種晶體所產(chǎn)生的衍射花樣都反映出晶體內(nèi)部的原子分布規(guī)律。 衍射花樣的特征有兩方面來定義： 1）衍射線在空間的分布規(guī)律（衍射方向） 它由晶胞的大小、形狀、和位向所決定。 2）衍射線的強(qiáng)度 它取決于原子的品種和它在晶胞中的位置,12,布拉格方程,當(dāng)波程差等于波長整數(shù)倍時(shí)，就會發(fā)生相長干涉，即 n= 2dSin n稱為反射級,可為1，2，3,晶體的X射線衍射,13,布拉格方程,布拉格方程： 2dSin =n 其中：d 是面間距（晶格常數(shù)） 是入射X射線的波長 是入射線或反射線與反射面的夾角，稱為掠射角,由于它等于入射線與衍射線夾角的一半,故又稱為半衍射角,把2 稱為衍射角,14,布拉格方程討論,產(chǎn)生衍射的條件： 根據(jù)布拉格方程，sin 不能大于1，因此： 對衍射而言，n的最小值為1，所以在任何可觀測的衍射角下，產(chǎn)生衍射的條件為2d,15,反射級數(shù)與干涉級數(shù),將布拉格方程中的n隱含在d中得到簡化的布拉格方程： 2dHKLSin =n 把（hkl）晶面的n級反射看成為與（hkl）晶面平行、面間距為(nh,nk,nl) 的晶面的一級反射。 面間距為dHKL的晶面并不一定是晶體中的原子面，而是為了簡化布拉格方程所引入的反射面，我們把這樣的反射面稱為干涉面。干涉面的面指數(shù)稱為干涉指數(shù),1