材料分析方法 第六章a

1、第六章第六章 X X射線衍射方法射線衍射方法X X射線衍射射線衍射方法方法多晶體衍多晶體衍射射方法方法衍射儀法衍射儀法粉末照相法粉末照相法德拜法德拜法聚焦法聚焦法體體方法方法勞埃法勞埃法透射勞埃法透射勞埃法四園衍射儀法四園衍射儀法周轉(zhuǎn)晶體法周轉(zhuǎn)晶體法背射勞埃法背射勞埃法針孔法針孔法第一節(jié)第一節(jié) 多晶體衍射方法多晶體衍射方法一、照相法一、照相法u定義定義: :以特征以特征X X射線照射多晶試樣，用射線照射多晶試樣，用底片記錄衍射花樣的方法底片記錄衍射花樣的方法。u照相法分為三種照相法分為三種: : 德拜法、針孔法、聚焦法德拜法、針孔法、聚焦法。底片位于相機(jī)圓筒底片位于相機(jī)圓筒內(nèi)表面，試樣位于中心

2、軸上。內(nèi)表面，試樣位于中心軸上。底片為平板形與底片為平板形與X X射線束垂直射線束垂直放置，試樣放在二者之間適當(dāng)位置。放置，試樣放在二者之間適當(dāng)位置。 底片、試樣、底片、試樣、X X射線源均位于射線源均位于圓周上。圓周上。24R試樣試樣底片底片X射線射線u多晶體衍射的厄瓦爾德圖解如下圖，多晶體衍射的厄瓦爾德圖解如下圖，u樣品中各晶粒同名（）面倒易點(diǎn)樣品中各晶粒同名（）面倒易點(diǎn)集合而成倒易球面，倒易球與反射球交集合而成倒易球面，倒易球與反射球交線為圓環(huán)線為圓環(huán).反射球反射球倒易球倒易球入射線入射線O*C100110111 K u樣品各晶粒同名（）面衍射線構(gòu)成樣品各晶粒同名（）面衍射線構(gòu)成以入射線

3、為軸、以入射線為軸、為半錐角的圓錐體為半錐角的圓錐體（）衍射圓錐，（）衍射圓錐，反射球反射球倒易球倒易球入射線入射線O*C10011011122222alkhd1+=r*hkl2= r*100 r*110 r*111以立方P格子為例u不同（）面的衍射角不同（）面的衍射角不同，構(gòu)不同，構(gòu)成不同的衍射圓錐成不同的衍射圓錐, 但各衍射圓錐共頂?shù)餮苌鋱A錐共頂. 針孔法：針孔法：用垂直入射線方向的平板底片用垂直入射線方向的平板底片記錄衍射信息，獲得的衍射花樣是一些記錄衍射信息，獲得的衍射花樣是一些同心的衍射環(huán)同心的衍射環(huán)各（）衍射圓各（）衍射圓錐與平板底片的交線。錐與平板底片的交線。 X-射線射線粉末

4、樣品粉末樣品粉末樣品粉末樣品X-射線射線100110111111110100 德拜法：德拜法：用卷成圓柱狀并與樣品同軸的用卷成圓柱狀并與樣品同軸的底片記錄衍射信息，獲得的衍射花樣是一底片記錄衍射信息，獲得的衍射花樣是一些衍射些衍射弧?。▽Γ▽Γ└鳎ǎ┭苌鋱A各（）衍射圓錐與底片的交線。錐與底片的交線。X-射線射線膠片膠片2 1001101101002.德拜相機(jī)與實(shí)驗(yàn)技術(shù)德拜相機(jī)與實(shí)驗(yàn)技術(shù)（1）德拜相機(jī)）德拜相機(jī)構(gòu)成：構(gòu)成：圓筒形外殼、樣品架、光欄、后圓筒形外殼、樣品架、光欄、后光欄等。光欄等。入射線入射線熒光屏熒光屏鉛玻璃鉛玻璃樣品架樣品架光欄光欄后光欄后光欄=57.3mm黑紙片黑紙片 底片緊

5、貼相機(jī)外殼內(nèi)壁安裝。底片緊貼相機(jī)外殼內(nèi)壁安裝。 樣品架在相機(jī)中心軸上，使圓柱形樣品樣品架在相機(jī)中心軸上，使圓柱形樣品與相機(jī)中心同軸。與相機(jī)中心同軸。 光欄的作用：限制入射線的發(fā)散度等。光欄的作用：限制入射線的發(fā)散度等。入射線入射線熒光屏熒光屏鉛玻璃鉛玻璃樣品架樣品架光欄光欄后光欄后光欄=57.3mm黑紙片黑紙片 穿透樣品后的入射線進(jìn)入后光欄，經(jīng)穿透樣品后的入射線進(jìn)入后光欄，經(jīng)過一層黑紙和熒光屏后被鉛玻璃吸收過一層黑紙和熒光屏后被鉛玻璃吸收.入射線入射線熒光屏熒光屏鉛玻璃鉛玻璃樣品架樣品架光欄光欄后光欄后光欄=57.3mm黑紙片黑紙片u樣品一般經(jīng)過粉碎、研磨、過篩等過樣品一般經(jīng)過粉碎、研磨、過篩

6、等過程，最后粘接為細(xì)圓柱狀。程，最后粘接為細(xì)圓柱狀。2=0o正裝法正裝法2=180o反裝法反裝法2=180o2=0o偏裝法偏裝法濾濾規(guī)則規(guī)則 Z靶靶 Z樣樣 原因見自學(xué)材料原因見自學(xué)材料在在X射線源和樣品之間放置濾射線源和樣品之間放置濾波片，以吸收波片，以吸收K ，保留，保留K ，產(chǎn)生單一，產(chǎn)生單一的衍射花樣。的衍射花樣。 當(dāng)當(dāng)Z靶靶 40時，時，Z濾濾Z靶靶2例：例：對于對于Cu (29)靶靶, 選選Ni (28) 作濾波片；作濾波片； 對于對于Mo (42) 靶靶, 選選Zr (40) 作濾波片。作濾波片。例例: 對于對于Cu靶靶, 工作電壓一般取值工作電壓一般取值3540kV,是其激發(fā)電

7、壓（是其激發(fā)電壓（8.98kV）的的3.94.5倍。倍。(6)(6)衍射花樣的測量和計(jì)算衍射花樣的測量和計(jì)算通過測量底片上衍射線條的相對位置計(jì)通過測量底片上衍射線條的相對位置計(jì)算算 角角 前反射區(qū)（前反射區(qū)（2 K, , sin K sin K當(dāng)當(dāng) K對透射區(qū)對透射區(qū) （2 L K 線線2 來自來自K, 線線1來自來自K對對背射區(qū)背射區(qū) K依然成立依然成立但但 90 , LK LK 線線4 來自來自K, 線線3來自來自K自學(xué)材料自學(xué)材料濾濾規(guī)則規(guī)則 Z靶靶 Z樣樣n 為什么為什么? k m 物質(zhì)對物質(zhì)對X射線的吸收射線的吸收 (用用 m的大小來衡量的大小來衡量) 與入射線波長有關(guān)，與入射線波長

8、有關(guān)，當(dāng)波長當(dāng)波長=吸收限吸收限 k時，時，因因X射線射線“激發(fā)激發(fā)”樣品光電效應(yīng)產(chǎn)生熒光輻樣品光電效應(yīng)產(chǎn)生熒光輻射，故射，故 m很大很大 。在吸收限。在吸收限 k的兩側(cè)的兩側(cè), m 隨 的減少而減少的減少而減少 。解釋如下解釋如下: 先看先看 m- 曲線曲線令入射令入射X射線波長射線波長= K ，樣品樣品吸收限吸收限= k當(dāng)當(dāng)靶子靶子 K 樣品樣品 k (左圖左圖,不足以擊出不足以擊出K電子電子)以及以及靶子靶子 K 樣品樣品 k(右圖右圖, 穿透能力大穿透能力大,射線射線大部分穿透大部分穿透)時時, 可避免可避免。Z靶靶 Z樣樣 m, IK K K K K K k k k靶子靶子 靶子靶子

9、 靶子靶子樣品樣品樣品樣品樣品樣品當(dāng)當(dāng)靶子靶子 K k 靶子靶子 K (相當(dāng)于中相當(dāng)于中間那張圖描述的情形間那張圖描述的情形)時時, K 激發(fā)激發(fā)吸收，吸收， K射線射線 通過通過, 有利于衍射有利于衍射實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)。Z靶靶 Z樣樣 m, IK K K K K K k k k靶子靶子 靶子靶子 靶子靶子樣品樣品樣品樣品樣品樣品)(s s - -= =ZC1可見：可見：原子序數(shù)原子序數(shù) K K線系波長線系波長靶靶 K K 樣品樣品 k k 相當(dāng)于相當(dāng)于 Z Z靶靶 Z Z樣樣 靶靶 K K ZZ樣樣Z靶靶 Z樣樣 m, IK K K K K K k k k靶子靶子 靶子靶子 靶子靶子樣品樣品樣品樣品樣品樣品n規(guī)則