X射線衍射分析

1、第一章第一章 X射線衍射分析技術射線衍射分析技術簡介簡介X射線物理學基礎射線物理學基礎X射線衍射原理射線衍射原理X射線衍射方法射線衍射方法X射線衍射儀射線衍射儀X射線物相分析射線物相分析簡簡 介介發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)：18951895年年1111月月5 5日，德國物理學家日，德國物理學家倫琴倫琴在研究陰極在研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)。射線時發(fā)現(xiàn)。確定：確定：19121912年，德國物理學家年，德國物理學家勞厄勞厄等人發(fā)現(xiàn)了等人發(fā)現(xiàn)了X X射線在射線在膽礬晶體中的衍射現(xiàn)象，一方面確認了膽礬晶體中的衍射現(xiàn)象，一方面確認了X X射線是一種電射線是一種電磁波，另一方面又為磁波，另一方面又為X X射線研究晶體材料開辟了道

2、路。射線研究晶體材料開辟了道路。最早的應用：最早的應用：19121912年，英國物理學家年，英國物理學家布拉格布拉格父子首次父子首次利用利用X X射線衍射方法測定了射線衍射方法測定了NaClNaCl晶體的結構，開創(chuàng)了晶體的結構，開創(chuàng)了X X射線晶體結構分析的歷史。射線晶體結構分析的歷史。簡簡 介介X X射線在近代科學和工藝上的應用主要有以下三個方面：射線在近代科學和工藝上的應用主要有以下三個方面：1.X射線透視技術射線透視技術 2.X射線光譜技術射線光譜技術 3.X射線衍射技術射線衍射技術X X射線物相分析法：射線物相分析法：利用利用X射線通過晶體時會發(fā)生衍射射線通過晶體時會發(fā)生衍射效應這一特

3、性來確定結晶物質的物相的方法，稱為效應這一特性來確定結晶物質的物相的方法，稱為。1924年，建立了該分析方法。年，建立了該分析方法。目前，目前，X X射線物相分析法作為鑒別物相的一種有效的手射線物相分析法作為鑒別物相的一種有效的手段，段，已在已在地質、建材、土壤、冶金、石油、化工、高地質、建材、土壤、冶金、石油、化工、高分子物質、藥物、紡織、食品分子物質、藥物、紡織、食品等許多領域中得到了廣等許多領域中得到了廣泛的應用。泛的應用。簡簡 介介島津島津XRD的市場份額的市場份額分析實驗室分析實驗室醫(yī)藥醫(yī)藥建筑建筑化學、石油、高分子化學、石油、高分子食品、纖維、紙張食品、纖維、紙張電子電子陶瓷、水泥

4、陶瓷、水泥機械、汽車機械、汽車有色金屬有色金屬鋼鐵工業(yè)鋼鐵工業(yè)1.1 X射線物理學基礎射線物理學基礎1.1.1 X射線的本質射線的本質 X X射線從本質上說，和無線電波、可見光、射線從本質上說，和無線電波、可見光、 射線一樣，射線一樣，也是一種電磁波，其波長范圍在也是一種電磁波，其波長范圍在0.01100 之間，介于之間，介于紫外線和紫外線和 射線之間，但沒有明顯的界限。射線之間，但沒有明顯的界限。 nm m mm cm m km波長波長（）（）射線射線可見光可見光微波微波無線電波無線電波UVIR射線射線與可見光相比：與可見光相比：本質上都是橫向電磁輻射，有共同的理論基礎本質上都是橫向電磁輻射

5、，有共同的理論基礎穿透能力強，一般條件下不能被反射，幾乎完全不穿透能力強，一般條件下不能被反射，幾乎完全不發(fā)生折射發(fā)生折射X射線的粒子性比可見光顯著的多射線的粒子性比可見光顯著的多1.1 X射線物理學基礎射線物理學基礎1.1.2 X射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生1. X射線的產(chǎn)生條件射線的產(chǎn)生條件能夠提供足夠供衍射實驗使用的能夠提供足夠供衍射實驗使用的X X射線，目前都是以陰射線，目前都是以陰極射線（即高速度的電子流轟擊金屬靶）的方式獲得極射線（即高速度的電子流轟擊金屬靶）的方式獲得的，所以要獲得的，所以要獲得X X射線必須具備如下四個條件：射線必須具備如下四個條件：(1)(1)產(chǎn)生自由電子的產(chǎn)生自由電

6、子的電子源電子源，加熱鎢絲發(fā)射熱電子，加熱鎢絲發(fā)射熱電子(2)(2)設置自由電子撞擊的設置自由電子撞擊的靶子靶子，如陽極靶，用以產(chǎn)生，如陽極靶，用以產(chǎn)生X X射線射線(3)(3)施加在陰極和陽極間的施加在陰極和陽極間的高電壓高電壓，用以加速自由電子朝，用以加速自由電子朝陽極靶方向加速運動，如高壓發(fā)生器陽極靶方向加速運動，如高壓發(fā)生器。(4)(4)將陰陽極封閉在小于將陰陽極封閉在小于133.3133.3 1010-6-6PaPa的的高真空高真空中，保持兩中，保持兩極純潔，促使加速電子無阻擋地撞擊到陽極靶上。極純潔，促使加速電子無阻擋地撞擊到陽極靶上。 X X射線管是產(chǎn)生射線管是產(chǎn)生X X射線的射

7、線的源泉源泉，高壓發(fā)生器，高壓發(fā)生器及其附加設備給及其附加設備給X X射線管提供穩(wěn)定的光源，射線管提供穩(wěn)定的光源，并可根據(jù)需要靈活調整管壓和管流。并可根據(jù)需要靈活調整管壓和管流。1.1 X射線物理學基礎射線物理學基礎1.1.2 X射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生圖圖2-2 X射線產(chǎn)生示意圖射線產(chǎn)生示意圖2.X2.X射線管射線管X X射線管有多種不同的類型射線管有多種不同的類型目前小功率的都使用封閉式目前小功率的都使用封閉式電子電子X X射線管，射線管，大功率大功率X X射線機則使用旋轉陽射線機則使用旋轉陽極靶的極靶的X X射線管射線管1.1 X射線物理學基礎射線物理學基礎1.1.2 X射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生

8、圖圖2-3 X射線管示意圖射線管示意圖定義：定義：X X射線譜指的射線譜指的是是X X射線強度射線強度I I隨波長隨波長變化的關系曲線。變化的關系曲線。X X射線的強度大小射線的強度大小決決定于定于單位時間內(nèi)通過單位時間內(nèi)通過與與X X射線傳播方向垂射線傳播方向垂直的單位面積上的光直的單位面積上的光量子數(shù)。量子數(shù)。1.1 X射線物理學基礎射線物理學基礎1.1.3 X射線譜射線譜圖圖2-4 X射線譜射線譜1.1 X射線物理學基礎射線物理學基礎1.1.3 X射線譜射線譜 實驗表明，實驗表明，X X射線管陽極靶發(fā)射出的射線管陽極靶發(fā)射出的X X射線譜分為兩射線譜分為兩類：類：連續(xù)連續(xù)X X射線譜射線

9、譜和和特征特征X X射線譜射線譜又稱白色射線，是由某又稱白色射線，是由某一短波限一短波限0 0開始直到波開始直到波長等于無窮大長等于無窮大的一的一系列波長組成。系列波長組成。又稱標識射線，具有特又稱標識射線，具有特定的波長，且波長取決定的波長，且波長取決于陽極靶元素的原子序于陽極靶元素的原子序數(shù)。數(shù)。只有當管壓超過某一特只有當管壓超過某一特定值時才能產(chǎn)生特征定值時才能產(chǎn)生特征X X射線。特征射線。特征X X射線譜是射線譜是疊加在連續(xù)疊加在連續(xù)X X射線譜上射線譜上的。的。連續(xù)連續(xù)X X射線譜的射線譜的規(guī)律和特點：規(guī)律和特點：(1)(1)當當增加增加X X射線管壓射線管壓時，各時，各波長射線的相

10、對強度一致波長射線的相對強度一致增高，最大強度波長增高，最大強度波長m m和短波限和短波限0 0變小。變小。(2)(2)當管壓保持不變，當管壓保持不變，增加增加管流管流時，各種波長的時，各種波長的X X射射線相對強度一致增高，線相對強度一致增高， 但但m m和和0 0數(shù)值大小不變數(shù)值大小不變。1.1 X射線物理學基礎射線物理學基礎1.1.3 X射線譜射線譜(3)(3)當當改變陽極靶元素改變陽極靶元素時，時，各種波長的相對強度隨各種波長的相對強度隨元素的原子序數(shù)的增加元素的原子序數(shù)的增加而增加。而增加。圖圖3-5各種條件對連續(xù)各種條件對連續(xù)X射線強度的影響示意圖射線強度的影響示意圖1.1 X射線

11、物理學基礎射線物理學基礎1.1.3 X射線譜射線譜特征特征X X射線產(chǎn)生的根本原因是射線產(chǎn)生的根本原因是原子內(nèi)層電子的躍遷原子內(nèi)層電子的躍遷特征特征X X射線的射線的相對強度相對強度是由各能級間的躍遷幾率決定的，是由各能級間的躍遷幾率決定的，另外還與躍遷前原來殼層上的電子數(shù)多少有關。另外還與躍遷前原來殼層上的電子數(shù)多少有關。特征特征X X射線的射線的絕對強度絕對強度隨隨X X射線管電壓、管電流的增大而射線管電壓、管電流的增大而增大。增大。圖圖3-6 3-6 特特征征X X射線產(chǎn)射線產(chǎn)生原理圖生原理圖1.1 X射線物理學基礎射線物理學基礎1.1.4 X射線與物質的相互作用射線與物質的相互作用當當

12、X X射線照射到物體上時，一部分光子由于和原子碰撞射線照射到物體上時，一部分光子由于和原子碰撞而改變了前進的方向，造成而改變了前進的方向，造成散射線散射線；另一部分光子可能；另一部分光子可能被原子吸收，產(chǎn)生被原子吸收，產(chǎn)生光電效應光電效應；再有部分光子的能量可能；再有部分光子的能量可能在與原子碰撞過程中傳遞給了原子，成為在與原子碰撞過程中傳遞給了原子，成為熱振動能量熱振動能量。X X射線在通過物質時，在一般情況下可以認為不發(fā)生折射，射線在通過物質時，在一般情況下可以認為不發(fā)生折射，也不能反射，但總是存在有也不能反射，但總是存在有散射和吸收散射和吸收現(xiàn)象?，F(xiàn)象。相干散射（經(jīng)典散射）相干散射（經(jīng)典

13、散射）非相干散射非相干散射二次特征輻射（熒光輻射）二次特征輻射（熒光輻射）X射線的衰減射線的衰減相干散射：散射波與入相干散射：散射波與入射波的頻率或波長相同，射波的頻率或波長相同，位相差恒定，在同一方位相差恒定，在同一方向上各散射波符合相干向上各散射波符合相干條件，故稱為條件，故稱為- -。（這是。（這是晶體衍射效應的根源）晶體衍射效應的根源）非相干散射非相干散射: :散射線的波散射線的波長各不相同長各不相同, ,相互之間不相互之間不會發(fā)生干涉現(xiàn)象會發(fā)生干涉現(xiàn)象, ,故稱為故稱為- -。二次特征輻射：利用二次特征輻射：利用X射射線光子激發(fā)作用而產(chǎn)生線光子激發(fā)作用而產(chǎn)生新的特征譜線，稱為新的特征

14、譜線，稱為-。（這是光譜分析的依據(jù)）（這是光譜分析的依據(jù)）X X射線的衰減：當射線的衰減：當X X射線射線穿過物質時，由于受到穿過物質時，由于受到散射，光電效應等的影散射，光電效應等的影響，強度會減弱，這種響，強度會減弱，這種現(xiàn)象稱為現(xiàn)象稱為- -。1.1 X射線物理學基礎射線物理學基礎1.1.4 X射線與物質的相互作用射線與物質的相互作用1.1 X射線物理學基礎射線物理學基礎1.1.4 X射線與物質的相互作用射線與物質的相互作用X射線穿透物質時，其強度要衰減，衰減的程度雖所穿過射線穿透物質時，其強度要衰減，衰減的程度雖所穿過物質厚度的增加按指數(shù)規(guī)律減弱。物質厚度的增加按指數(shù)規(guī)律減弱。 I=I

15、I=I0 0e e- - l lx xI I0 0：入射線束的：入射線束的原始強度原始強度I I：穿過后的強穿過后的強度度l l ：線吸收系線吸收系數(shù)數(shù)x:x:物質厚度物質厚度l l=m mI=II=I0 0e e-mx-mx ：吸收體的密度吸收體的密度m m ：質量吸收系數(shù)質量吸收系數(shù)1.1 X射線物理學基礎射線物理學基礎1.1.4 X射線與物質的相互作用射線與物質的相互作用質量吸收系數(shù)質量吸收系數(shù)m m 很大程度上取決于物質的化學成分和很大程度上取決于物質的化學成分和被吸收的被吸收的X X射線波長，實驗表明，對所有物質：射線波長，實驗表明，對所有物質：m m3 3Z Z3 3吸收限吸收限:

16、 :發(fā)發(fā)生突變吸收生突變吸收的波長的波長k k稱為稱為- -。1.1 X射線物理學基礎射線物理學基礎1.1.4 X射線與物質的相互作用射線與物質的相互作用應用：應用：利用吸收限兩邊吸收系數(shù)相差十分懸殊的特點，利用吸收限兩邊吸收系數(shù)相差十分懸殊的特點，可制作濾波片。制作濾波片的物質的原子序數(shù)一般為靶可制作濾波片。制作濾波片的物質的原子序數(shù)一般為靶材的原子序數(shù)減去材的原子序數(shù)減去12，即，即N濾濾=N靶靶12.舉例：舉例：如如NiNi的吸收限的吸收限kNikNi=1.4881 =1.4881 ，恰好位于銅靶特征恰好位于銅靶特征x x射射線線K K=1.5418 =1.5418 和和K K =1.3

17、922 =1.3922 之間。那么銅靶之間。那么銅靶的特征的特征x x射線通過鎳片后，射線通過鎳片后，K K 光子將被大量吸收，而光子將被大量吸收，而K K光子卻吸收地很少。光子卻吸收地很少。1.1 X射線物理學基礎射線物理學基礎1.1.5 X射線的探測與防護射線的探測與防護1.1.X X射線的探測射線的探測(1)(1)熒光屏法熒光屏法(2)(2)照相法照相法(3)(3)電離法電離法2.2.X X射線的防護射線的防護(1)(1)過量的過量的X X射線射線對人體有害對人體有害(2)(2)避免直接暴露避免直接暴露在在X X射線束照射中射線束照射中1.2 X射線衍射原理射線衍射原理1.2.1 晶體對

18、晶體對X射線的衍射及布拉格方程射線的衍射及布拉格方程實驗：實驗：如果讓一束連續(xù)如果讓一束連續(xù)X X射線照射到一薄片晶體上，而在射線照射到一薄片晶體上，而在晶體后面放一黑紙包著的照相底片來探測晶體后面放一黑紙包著的照相底片來探測X X射線，則將底射線，則將底片顯影定影以后，我們可看到除了連續(xù)的背景和透射光片顯影定影以后，我們可看到除了連續(xù)的背景和透射光束造成的斑點外，還可以發(fā)現(xiàn)有許多其它斑點存在。束造成的斑點外，還可以發(fā)現(xiàn)有許多其它斑點存在。 本節(jié)的主要內(nèi)容本節(jié)的主要內(nèi)容是由波的干涉加強的條件出發(fā)，是由波的干涉加強的條件出發(fā)，推導出衍射線的方向與點陣參數(shù)、推導出衍射線的方向與點陣參數(shù)、點陣相對于

19、入射線的方位及點陣相對于入射線的方位及X X射射線波長之間的關系，這種關系具線波長之間的關系，這種關系具體表現(xiàn)為勞厄方程式和布拉格方體表現(xiàn)為勞厄方程式和布拉格方程式。程式。 由圖可得相鄰原子所射出的次生由圖可得相鄰原子所射出的次生X X射線在射線在S S1 1方向上的行程差（方向上的行程差（ ）為：）為： = =AD-BC=ABcosAD-BC=ABcos h h-ABcos-ABcos 0 0=a(cos=a(cos h h-cos-cos 0 0) )1.2 X射線衍射原理射線衍射原理1.2.1 晶體對晶體對X射線的衍射及布拉格方程射線的衍射及布拉格方程1 1、勞厄方程式：勞厄方程式：為了

20、為了求出求出X X射線在晶體中的衍射射線在晶體中的衍射方向，我們先求出一條行列方向，我們先求出一條行列對對X X射線的衍射所遵循的方射線的衍射所遵循的方程式，設有一條行列程式，設有一條行列I-II-I： =a(cos h-cos 0)=h = b(cos k-cos 0)=k = c(cos l-cos 0)=l 質點中心；質點中心；a:a:結點間距結點間距S0：入射方向；入射方向； S S1 1：衍射方向衍射方向 0 0、 h h分別為分別為S S0 0、S S1 1與行列的交與行列的交角；波長：角；波長： 1.2 X射線衍射原理射線衍射原理1.2.1 晶體對晶體對X射線的衍射及布拉格方程射

21、線的衍射及布拉格方程勞厄方程：勞厄方程：可以決定衍射線可以決定衍射線方向，但計算麻煩，很不方方向，但計算麻煩，很不方便，便，布拉格方程布拉格方程：19121912年英國物年英國物理學家理學家布拉格布拉格父子導出了一父子導出了一個決定衍射線方向的形式簡個決定衍射線方向的形式簡單、使用方便的公式單、使用方便的公式先考慮同一原子面上的光線先考慮同一原子面上的光線1 1和和1 1a a ： = =QK-PR=QK-PR=PKcosPKcos PKcosPKcos =0=0再考慮各原子面上加強原子散射光線的條件。如光線再考慮各原子面上加強原子散射光線的條件。如光線1 1和和2 2被原子被原子K K和和L

22、 L散射，因而光線散射，因而光線1 1K1K1與與2 2L2L2的光程差：的光程差： = =ML+LN=dML+LN=dsinsin + + d dsinsin 這也正是這也正是S S和和P P在該方向上的散射光線，在發(fā)生重疊時的程差，因為在這在該方向上的散射光線，在發(fā)生重疊時的程差，因為在這個方向上個方向上 ，由，由S S和和L L或或P P和和K K上散射的光線之間是沒有程差的。衍射光線上散射的光線之間是沒有程差的。衍射光線11和和22在這個程差等于波長的在這個程差等于波長的n n倍時，或當倍時，或當n n =2d =2d sinsin 時將完全同周時將完全同周相。相。1.2 X射線衍射原

23、理射線衍射原理1.2.1 晶體對晶體對X射線的衍射及布拉格方程射線的衍射及布拉格方程布拉格方程：布拉格方程： n n =2d=2dsinsin （n:n:反射級數(shù)）反射級數(shù)）n n / / 2d2d= sin= sin 1 1 n n 2d 2d 2d 2d對大多數(shù)的晶面組來說，對大多數(shù)的晶面組來說，其其d d值約為值約為3 3 或更小，或更小，這意味著這意味著 不能大于不能大于6 6 ，但太小，則衍射角過小但太小，則衍射角過小難以測量難以測量 =2=2（d d/ n / n ）sinsin =2d=2dsinsin 對于衍射而言，對于衍射而言，n n的最小值取的最小值取1 1這時，由于這時，

24、由于 的系數(shù)為的系數(shù)為1 1，因，因此，可將任何級的反射，作此，可將任何級的反射，作為間隔相當于前者為間隔相當于前者1/1/n n的實的實際點陣面或虛構點陣面上的際點陣面或虛構點陣面上的初級反射來考慮，這樣處理初級反射來考慮，這樣處理可帶來很大方便，因此，我可帶來很大方便，因此，我們可令：們可令：d= d= d d/ n ,/ n ,而將而將布拉格方程寫為布拉格方程寫為1.2 X射線衍射原理射線衍射原理1.2.1 晶體對晶體對X射線的衍射及布拉格方程射線的衍射及布拉格方程 注意：注意：乍看之下，晶體對于乍看之下，晶體對于X X射線的衍射，猶如平面鏡射線的衍射，猶如平面鏡 反射可見光一般，因為在

25、兩種現(xiàn)象中，入射角與反射角反射可見光一般，因為在兩種現(xiàn)象中，入射角與反射角 相等。但衍射與反射至少在下列三個方向有著根本性的差別相等。但衍射與反射至少在下列三個方向有著根本性的差別: : 來自晶體的衍射光束，是由位于入射光束中全體原子來自晶體的衍射光束，是由位于入射光束中全體原子散射的光線構成，而可見光的反射，則在一薄層的表散射的光線構成，而可見光的反射，則在一薄層的表面中進行。面中進行。 單色單色X X射線只能在滿足布拉格方程的特殊入射角上衍射，射線只能在滿足布拉格方程的特殊入射角上衍射，而可見光則可在任何入射角上反射。而可見光則可在任何入射角上反射。 良好的平面鏡對可見光的反射效率幾乎可達

26、良好的平面鏡對可見光的反射效率幾乎可達100%100%，而，而X X射線衍射束的強度則遠較入射光束微弱。射線衍射束的強度則遠較入射光束微弱。1.2 X射線衍射原理射線衍射原理1.2.1 晶體對晶體對X射線的衍射及布拉格方程射線的衍射及布拉格方程衍射的本質：衍射的本質：較大數(shù)量的原子互相協(xié)作而產(chǎn)生的一種散較大數(shù)量的原子互相協(xié)作而產(chǎn)生的一種散射現(xiàn)象。射現(xiàn)象。兩種重要的幾何學關系：兩種重要的幾何學關系：(1)(1)入射光束、反射面的法線與衍射光束一定共面入射光束、反射面的法線與衍射光束一定共面(2)(2)衍射光束與透射光束之間的夾角一定等于衍射光束與透射光束之間的夾角一定等于2 2（衍射衍射角），通

27、常在實驗中所測量的便是這個角，而不是角），通常在實驗中所測量的便是這個角，而不是。產(chǎn)生衍射的兩個最根本的關鍵：產(chǎn)生衍射的兩個最根本的關鍵：(1)(1)一種能產(chǎn)生干涉的波動（一種能產(chǎn)生干涉的波動（X X射線）射線）(2)(2)一組周期排列的散射中心（晶體中的原子）一組周期排列的散射中心（晶體中的原子）1.2 X射線衍射原理射線衍射原理1.2.2 X射線衍射束的強度射線衍射束的強度衍射束強度的表達式衍射束強度的表達式(多晶體衍射環(huán)單位弧長上的積分強度)(162234240ADPLJFvVRcmeIIhklI0：入射X射線束的強度；V： 入射X射線所照試樣的體積；Fhkl： 結構因子；J： 多重性因

28、子；PL： 角因子；D： 溫度因子；A()：吸收因子。 結構因子結構因子（Fhkl） 結構因子是用來表征單胞的相干散射與單電子散射之間的對應關系。即：ebhklAAF射振幅一個電子散射的相干散射的相干散射振幅一個單胞內(nèi)所有原子散njjjjjjjjhklLzKyHxiLzKyHxfF1)(2sin)(2cos1.2 X射線衍射原理射線衍射原理1.2.2 X射線衍射束的強度射線衍射束的強度多重性因子多重性因子（J） 在多晶體衍射中同一晶面族HKL各等同晶面的面間距相等，根據(jù)布拉格方程，這些晶面的2衍射角都相同，因此，同族晶面的反射強度都重疊在一個衍射圓環(huán)上。把同族晶面HKL中的等同晶面數(shù)J稱為衍射

29、強度的多重性因子。1.2 X射線衍射原理射線衍射原理1.2.2 X射線衍射束的強度射線衍射束的強度P 指 數(shù) 晶 系 H00 0K0 00L HHH HH0 HK0 0KL H0L HHL HKL 立 方 6 8 12 24 48 菱 方 和 六 方 6 2 6 12 24 正 方 4 2 4 8 16 斜 方 2 4 8 單 斜 2 4 2 4 三 斜 2 2 2 1.2 X射線衍射原理射線衍射原理1.2.2 X射線衍射束的強度射線衍射束的強度角因子角因子（PL） 它是由兩部分組成： 一部分是由非偏振的入射X射線經(jīng)過單電子散射時所引入的偏振因子P（1cos22）/2 ； 另一部分是由衍射幾何

30、特征而引入的洛倫茲因子L1/2sin2cos。所以，角因子又稱為洛倫茲偏振因子。1.2 X射線衍射原理射線衍射原理1.2.2 X射線衍射束的強度射線衍射束的強度吸收因子吸收因子 對衍射儀來說，當角小時，受到入射線照射的樣品面積大，而透入的深度淺；當角大時，照射的樣品面積小，但是透入的深度較大。凈效果是照射的體積保持一樣，即A（）與無關。所以在計算相對強度時A（）可略去。 1.2 X射線衍射原理射線衍射原理1.2.2 X射線衍射束的強度射線衍射束的強度溫度因子溫度因子(D) 晶體中的原子普遍存在熱運動。通常所謂的原子坐標是指它們在不斷振動中的平衡位置。隨著溫度的升高，其振動的振幅增大。這種振動的

31、存在增大了原子散射波的位相差，影響了原子的散射能力，因此，引入一個修正項D。在晶體中，特別是對稱性低的晶體，原子各個方向的環(huán)境并不相同，因此，嚴格的說不同方向的振幅是不等的。 1.2 X射線衍射原理射線衍射原理1.2.2 X射線衍射束的強度射線衍射束的強度系統(tǒng)消光規(guī)律系統(tǒng)消光規(guī)律 在滿足布拉格方程的條件下，也不在滿足布拉格方程的條件下，也不一定都有衍射線產(chǎn)生，因為這時衍射強一定都有衍射線產(chǎn)生，因為這時衍射強度為零度為零。我們把由于原子在晶胞中的位我們把由于原子在晶胞中的位置不同而引起的某些方向上衍射線的消置不同而引起的某些方向上衍射線的消失稱為系統(tǒng)消光。失稱為系統(tǒng)消光。不同的晶體點陣的系統(tǒng)消光

32、規(guī)律也各不相同。但它們所遵循的衍射規(guī)律都是結構因子Fhkl。1.2 X射線衍射原理射線衍射原理1.2.2 X射線衍射束的強度射線衍射束的強度布拉菲點陣出現(xiàn)的反射消失的反射簡單點陣 全部無底心點陣H、K全為奇數(shù)或全為偶數(shù) H、K奇偶混雜體心點陣HKL為偶數(shù)HKL為奇數(shù)面心點陣 H、K、L全為奇數(shù)或全為偶數(shù) H、K、L奇偶混雜 1.2 X射線衍射原理射線衍射原理1.2.2 X射線衍射束的強度射線衍射束的強度1.3 X射線衍射方法射線衍射方法1.3.1 簡介簡介根據(jù)布拉格方程知道，產(chǎn)生衍射的必要條件是入射根據(jù)布拉格方程知道，產(chǎn)生衍射的必要條件是入射X X射線的波長和射線的波長和它與反射面的布拉格角必

33、須符合布拉格方程的要求。它與反射面的布拉格角必須符合布拉格方程的要求。當采用一定波長的單色當采用一定波長的單色X X射線來照射固定的單晶體時，則射線來照射固定的單晶體時，則 、 和和d d值都定下來了。值都定下來了。一般來說，它們的數(shù)值未必能滿足布拉格方程式，一般來說，它們的數(shù)值未必能滿足布拉格方程式，也即不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，也即不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，因此要觀察到衍射現(xiàn)象，必須設法連續(xù)因此要觀察到衍射現(xiàn)象，必須設法連續(xù)改變改變 或或 ，以使有滿足布拉格反射條件的機會，以使有滿足布拉格反射條件的機會，據(jù)此可有幾種不據(jù)此可有幾種不同的衍射方法。最基本的衍射方法列表如下：同的衍射方法。最基本的衍射方法列表

34、如下：衍射方法衍射方法 實驗條件實驗條件勞厄法勞厄法變變不變不變連續(xù)連續(xù)X X射線照射固定的單晶體射線照射固定的單晶體轉動晶體法轉動晶體法不變不變變化變化單色單色X X射線照射轉動的單晶體射線照射轉動的單晶體粉晶照相法粉晶照相法不變不變變化變化單色單色X X射線照射粉晶或多晶試樣射線照射粉晶或多晶試樣粉晶衍射儀法粉晶衍射儀法不變不變變化變化單色單色X X射線照射多晶體或轉動的多晶體射線照射多晶體或轉動的多晶體1.3 X射線衍射方法射線衍射方法1.3.2 勞厄法和轉晶法勞厄法和轉晶法勞厄法勞厄法是用連續(xù)的是用連續(xù)的X X射線投射到不動的單晶射線投射到不動的單晶體上產(chǎn)生衍射的一種實驗方法。所使用的

35、試體上產(chǎn)生衍射的一種實驗方法。所使用的試樣可以是獨立的單晶體，也可以是多晶體中樣可以是獨立的單晶體，也可以是多晶體中的粗大晶粒。的粗大晶粒。勞厄法是應用最早的衍射方法，勞厄法是應用最早的衍射方法，其實驗裝置比較簡單，通常包括光闌、試樣其實驗裝置比較簡單，通常包括光闌、試樣架和平板照相底片匣。架和平板照相底片匣。由于晶體不動，入射由于晶體不動，入射線和晶體作用后產(chǎn)生的衍射線束表示了各晶線和晶體作用后產(chǎn)生的衍射線束表示了各晶面的方位，所以此方法能夠反映出晶體的取面的方位，所以此方法能夠反映出晶體的取向和對稱性。向和對稱性。轉晶法轉晶法是用單色是用單色X X射線照射到轉動的單射線照射到轉動的單晶體上

36、。晶體上。比較簡單的轉晶相機可以比較簡單的轉晶相機可以360360度旋轉，轉軸上裝有一個可繞三支軸旋度旋轉，轉軸上裝有一個可繞三支軸旋轉和沿三個方向平移的測角頭，圓桶形轉和沿三個方向平移的測角頭，圓桶形暗盒環(huán)繞相機的轉軸，以便記錄足夠的暗盒環(huán)繞相機的轉軸，以便記錄足夠的衍射斑點。衍射斑點。由于這種衍射花樣適宜于準由于這種衍射花樣適宜于準確測定晶體的衍射方向和強度，因而適確測定晶體的衍射方向和強度，因而適用于未知晶體的結構分析。用于未知晶體的結構分析。1.3 X射線衍射方法射線衍射方法1.3.3 粉晶法粉晶法粉晶法：粉晶法：輻射源輻射源: :單色（特征）單色（特征）X X射線；射線；試樣：試樣：

37、多為很細（多為很細（0.1-100.1-10m)m)的粉末多晶體，根據(jù)需要的粉末多晶體，根據(jù)需要也可以采用多晶體的塊、片、絲等作試樣。也可以采用多晶體的塊、片、絲等作試樣。種類：種類：粉晶照相法粉晶照相法衍射花樣用照相底片來記錄，衍射花樣用照相底片來記錄， 應用較少應用較少 粉晶衍射儀法粉晶衍射儀法衍射花樣用輻射探測器接收后，衍射花樣用輻射探測器接收后，再經(jīng)測量電路系統(tǒng)放大處理并記錄和顯示，應用十分再經(jīng)測量電路系統(tǒng)放大處理并記錄和顯示，應用十分普遍普遍粉末試樣或多晶體試樣從粉末試樣或多晶體試樣從X X射線衍射射線衍射的觀點來看，實際上相當于一個單的觀點來看，實際上相當于一個單晶體繞空間各個方向

38、作任意旋轉的晶體繞空間各個方向作任意旋轉的情況。情況。因此，當一束單色因此，當一束單色X X射線照射射線照射到試樣上時，對每一族晶面到試樣上時，對每一族晶面 hklhkl 而而言，總有某些小晶體，其（言，總有某些小晶體，其（hklhkl）晶晶面族與入射線的方位角面族與入射線的方位角 正好滿足布正好滿足布拉格條件，而能產(chǎn)生反射。拉格條件，而能產(chǎn)生反射。1.3 X射線衍射方法射線衍射方法1.3.3 粉晶法粉晶法由于試樣中小晶粒的數(shù)目很多，由于試樣中小晶粒的數(shù)目很多，滿足布拉格晶面族滿足布拉格晶面族 hklhkl 也很多，也很多，它們與入射線的方位角都是它們與入射線的方位角都是 ，從而可以想象成為是

39、由其中的一從而可以想象成為是由其中的一個晶面以入射線為軸，以衍射角個晶面以入射線為軸，以衍射角2 2 為半頂角的圓錐面上，為半頂角的圓錐面上，不同晶不同晶面族的衍射角不同，衍射線所在面族的衍射角不同，衍射線所在的圓錐的半頂角也就不同，各個的圓錐的半頂角也就不同，各個不同晶面族的衍射線將共同構成不同晶面族的衍射線將共同構成一系列以入射線為軸的同頂點的一系列以入射線為軸的同頂點的圓錐。圓錐。1、粉晶照相法成相原理、粉晶照相法成相原理1.3 X射線衍射方法射線衍射方法1.3.3 粉晶法粉晶法正因為粉末法中衍射線分布在一系列圓錐面上，因此，正因為粉末法中衍射線分布在一系列圓錐面上，因此，當用垂直于入射

40、線的平板底片來記錄時，得到的衍射當用垂直于入射線的平板底片來記錄時，得到的衍射圖為一系列同心圓圖為一系列同心圓，而若用圍繞試樣的圓桶形底片來而若用圍繞試樣的圓桶形底片來記錄時，得到的衍射圖將是一系列弧線段。記錄時，得到的衍射圖將是一系列弧線段。1.3 X射線衍射方法射線衍射方法1.3.3 粉晶法粉晶法2、德拜照相機、德拜照相機直徑：直徑： 57.3 57.3mmmm和和114.6114.6mmmm底片的安裝方式：底片的安裝方式：按圓筒按圓筒底片開口處所在的位置不底片開口處所在的位置不同，可分為同，可分為正裝法、反裝正裝法、反裝法和不對稱法法和不對稱法不對稱法不對稱法可測算出圓筒底可測算出圓筒底

41、片的曲率半徑。因此可以片的曲率半徑。因此可以校正由于底片收縮、試樣校正由于底片收縮、試樣偏心以及相機半徑不準確偏心以及相機半徑不準確所產(chǎn)生的誤差，所以該方所產(chǎn)生的誤差，所以該方法使用較多。法使用較多。組成部分包括組成部分包括圓筒外殼、試圓筒外殼、試樣架、前后光樣架、前后光闌、黑紙、熒闌、黑紙、熒光屏、鉛玻璃光屏、鉛玻璃1.3 X射線衍射方法射線衍射方法1.3.3 粉晶法粉晶法兩孔洞分別兩孔洞分別放于前、后放于前、后光闌位置光闌位置底片孔洞放于底片孔洞放于前光闌位置前光闌位置底片孔洞放于底片孔洞放于后光闌位置后光闌位置(1)(1)對于低角度區(qū)：對于低角度區(qū)： 4 4 1 1/360/360=S=

42、S1 1/2T /2T 亦即亦即 1 1= 90= 90 S S1 1/2T/2T(4(4 180 180 180 ) S=(a) S=(a+b+b)-2b)-2b=a=a-b-b 又又 T=1/2(aT=1/2(a+b+b)-(a+b)-(a+b)這樣就可以求得這樣就可以求得 ，根據(jù)布拉格方程式計算出相應的面網(wǎng)間距值，根據(jù)布拉格方程式計算出相應的面網(wǎng)間距值d d。1.3 X射線衍射方法射線衍射方法1.3.3 粉晶法粉晶法3、衍射花樣的測量和計算、衍射花樣的測量和計算s1s24 14 21.4 X射線衍射儀射線衍射儀1.4.1 概要概要 X X射線衍射儀是用射線探測器和測角儀探測衍射線的強度和

43、位射線衍射儀是用射線探測器和測角儀探測衍射線的強度和位置，并將它轉化為電信號，然后借助于計算技術對數(shù)據(jù)進行自動記置，并將它轉化為電信號，然后借助于計算技術對數(shù)據(jù)進行自動記錄、處理和分析的儀器。技術上的進步，使衍射儀測量精度愈來愈錄、處理和分析的儀器。技術上的進步，使衍射儀測量精度愈來愈高，數(shù)據(jù)分析和處理能力愈來愈強，因而應用也愈來愈廣。高，數(shù)據(jù)分析和處理能力愈來愈強，因而應用也愈來愈廣。分類：分類：衍射儀按其結構和用途，主要可分為測定粉末試樣的衍射儀按其結構和用途，主要可分為測定粉末試樣的粉末衍射粉末衍射儀儀和測定單晶結構的和測定單晶結構的四圓衍射儀四圓衍射儀，此外還有，此外還有微區(qū)衍射儀微區(qū)

44、衍射儀和和雙晶衍射儀雙晶衍射儀等特種衍射儀。等特種衍射儀。盡管各種類型的盡管各種類型的X X射線衍射儀各射線衍射儀各有特點，但從應用的角度出發(fā)，有特點，但從應用的角度出發(fā)，X X射線衍射儀的一般結構、原理、射線衍射儀的一般結構、原理、調試方法、儀器實驗參數(shù)的選調試方法、儀器實驗參數(shù)的選擇以及實驗和測量方法等大體擇以及實驗和測量方法等大體上相似的。上相似的。雖然由于具體儀器不同，很難雖然由于具體儀器不同，很難提出一套完整的關于調試、參提出一套完整的關于調試、參數(shù)選擇，以及實驗和測量方法數(shù)選擇，以及實驗和測量方法的標準格式，但是根據(jù)儀器的的標準格式，但是根據(jù)儀器的結構原理等可以尋找出對所有結構原理

45、等可以尋找出對所有衍射儀均適用的基本原則，掌衍射儀均適用的基本原則，掌握好它有利于充分發(fā)揮儀器的握好它有利于充分發(fā)揮儀器的性能，提高分析可靠性。性能，提高分析可靠性。 X X射線衍射實驗分析方射線衍射實驗分析方法很多，它們都建立在如何法很多，它們都建立在如何測得真實的衍射花樣信息的測得真實的衍射花樣信息的基礎上。盡管基礎上。盡管衍射花樣衍射花樣可以可以千變?nèi)f化，但是它們的基本千變?nèi)f化，但是它們的基本要素只有三個：要素只有三個：衍射線的峰衍射線的峰位、線形和強度。位、線形和強度。 原則上講，衍射儀可以原則上講，衍射儀可以根據(jù)任何一種照相機的結構根據(jù)任何一種照相機的結構來設計，常用的粉末衍射儀來設

46、計，常用的粉末衍射儀的結構是與德拜相機類似的的結構是與德拜相機類似的只是用一個繞軸轉動的探測只是用一個繞軸轉動的探測器代替了照相底片。器代替了照相底片。 實驗者的職責在于準確實驗者的職責在于準確無誤地測量無誤地測量衍射花樣三要素衍射花樣三要素，這就要求實驗者掌握衍射儀這就要求實驗者掌握衍射儀的一般結構和原理，掌握對的一般結構和原理，掌握對儀器調整和選擇好實驗參數(shù)儀器調整和選擇好實驗參數(shù)的技能以及實驗和測量方法。的技能以及實驗和測量方法。1.4 X射線衍射儀射線衍射儀1.4.1 概要概要1.4 X射線衍射儀射線衍射儀1.4.1 概要概要儀器結構主要包括四儀器結構主要包括四個部分：個部分：1.1.

47、X X射線發(fā)射線發(fā)生系統(tǒng)，生系統(tǒng)，用來產(chǎn)生穩(wěn)用來產(chǎn)生穩(wěn)定的定的X X射線光源。射線光源。2.2.測角儀，測角儀，用來測量衍用來測量衍射花樣三要素。射花樣三要素。3.3.探探測與記錄系統(tǒng)，測與記錄系統(tǒng)，用來用來接收記錄衍射花樣。接收記錄衍射花樣。4.4.控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)用來控制用來控制儀器運轉、收集和打儀器運轉、收集和打印結果。印結果。1 1、對光源的要求：、對光源的要求：簡單地說，對光源的基本要求是簡單地說，對光源的基本要求是 穩(wěn)定穩(wěn)定，強度大強度大，光譜純潔光譜純潔。測量衍射花樣是測量衍射花樣是“非同時測量的非同時測量的”，為了使測量的各衍為了使測量的各衍射線可以相互比較，射線可以相互比較，

48、要求在進行測量期要求在進行測量期間光源和各部件性間光源和各部件性能是穩(wěn)定的。能是穩(wěn)定的。提高光源強度提高光源強度可以提高檢測可以提高檢測靈敏度、衍射靈敏度、衍射強度測量的精強度測量的精確度和實現(xiàn)快確度和實現(xiàn)快速測量。速測量。對衍射分析很對衍射分析很重要，光譜不重要，光譜不純，輕則增加純，輕則增加背底，重則增背底，重則增添偽衍射峰，添偽衍射峰，從而增加分析從而增加分析困難。困難。 衍射分析中需要單色輻射以提高衍射花樣的質量。衍射分析中需要單色輻射以提高衍射花樣的質量。通常采用通常采用過濾片法、彎曲晶體單色器、脈沖高度分析器過濾片法、彎曲晶體單色器、脈沖高度分析器等方法，過濾等方法，過濾K K 射

49、線，降低連續(xù)譜線強度。射線，降低連續(xù)譜線強度。2、光源單色化的方法、光源單色化的方法1.4 X射線衍射儀射線衍射儀1.4.2 X射線光源射線光源1.4 X射線衍射儀射線衍射儀1.4.2 X射線光源射線光源( (1)1)過濾片法過濾片法: :最常用的是最常用的是K K 過濾片，其過濾片，其吸收限恰好位吸收限恰好位于于K K 和和K K 之間，從而抑制了之間，從而抑制了K K 和部分連續(xù)譜線，突出和部分連續(xù)譜線，突出了了K K譜線，起著單色化的作用。譜線，起著單色化的作用。(2)(2)彎曲晶體單色器彎曲晶體單色器：選擇反射本領很強的衍射晶面的選擇反射本領很強的衍射晶面的單晶體使其與表面平行，當入射

50、束滿足布拉格選擇性單晶體使其與表面平行，當入射束滿足布拉格選擇性反射時即可得到單色的反射時即可得到單色的K K 及其諧波。及其諧波。(3)(3)脈沖高度分析器：脈沖高度分析器：通過電子線路方法來改善通過電子線路方法來改善X X射線單射線單色化。色化。1.4 X射線衍射儀射線衍射儀1.4.3 測角儀測角儀(goniometer)1 1、測角儀的基本結構和原理、測角儀的基本結構和原理 測角儀有水平和垂直兩種，型號較多，但結構大致相同（見測角儀有水平和垂直兩種，型號較多，但結構大致相同（見圖）。圖）。工作原理：工作原理：(1)(1)光源到試樣中心的距離等于樣品中心到記錄點的距離，即等光源到試樣中心的

51、距離等于樣品中心到記錄點的距離，即等于測角儀半徑。于測角儀半徑。(2)(2)光束中心和試樣表面形成的角度恰好等于衍射角光束中心和試樣表面形成的角度恰好等于衍射角2 2 的一半。的一半。這就要求計數(shù)管窗口前的接收狹縫位于距試樣中心為測角儀半徑這就要求計數(shù)管窗口前的接收狹縫位于距試樣中心為測角儀半徑R R的圓周上，要求計數(shù)管和試樣繞測角儀軸的轉動速率比值恰好的圓周上，要求計數(shù)管和試樣繞測角儀軸的轉動速率比值恰好是是2:12:1。 通過光源中心、試樣中心和探測點的聚焦圓，其半徑通過光源中心、試樣中心和探測點的聚焦圓，其半徑l l隨入射角隨入射角 的增減而改變。的增減而改變。 測角儀是衍射儀的關鍵部件

52、，它的調整與使用正確與否，將測角儀是衍射儀的關鍵部件，它的調整與使用正確與否，將直接影響到探測到的衍射花樣的質量。直接影響到探測到的衍射花樣的質量。2、衍射儀光束的幾何光學、衍射儀光束的幾何光學 為了滿足實際要求，測角儀采用了如圖的準直光闌為了滿足實際要求，測角儀采用了如圖的準直光闌系統(tǒng)，系統(tǒng)中的狹縫有一定寬度，并決定整個測角儀的系統(tǒng)，系統(tǒng)中的狹縫有一定寬度，并決定整個測角儀的光束幾何光學。光束幾何光學。1.4 X射線衍射儀射線衍射儀1.4.3 測角儀測角儀(goniometer) 發(fā)散狹縫發(fā)散狹縫(DS)的作用是增強衍射強度。的作用是增強衍射強度。防散射狹縫防散射狹縫(SS)的作用是限制不必

53、要的射線進入射線管。的作用是限制不必要的射線進入射線管。接收狹縫接收狹縫(RS)的作用是限制衍射光束的水平發(fā)散度。的作用是限制衍射光束的水平發(fā)散度。索勒狹縫索勒狹縫(S)的作用是限制入射光和衍射光的垂直發(fā)散度。的作用是限制入射光和衍射光的垂直發(fā)散度。1.4 X射線衍射儀射線衍射儀1.4.3 測角儀測角儀(goniometer)3、探測器的掃描方式、探測器的掃描方式連續(xù)掃描；步進掃描；連續(xù)掃描；步進掃描； 跳躍步進掃描跳躍步進掃描每個測角每個測角儀均設有儀均設有若干檔掃若干檔掃描速度，描速度，可以正向可以正向或反向掃或反向掃描。描。也稱階梯也稱階梯掃描，即掃描，即以一定的以一定的步長（角步長（角

54、度間隔）度間隔）對衍射峰對衍射峰強度進行強度進行逐步測量。逐步測量。通過計算機控通過計算機控制，使得在有制，使得在有衍射峰分布區(qū)衍射峰分布區(qū)域范圍內(nèi)以較域范圍內(nèi)以較慢速度做步進慢速度做步進掃描，而在無掃描，而在無衍射峰的背底衍射峰的背底作快速掃描。作快速掃描。連續(xù)掃描連續(xù)掃描就是讓連續(xù)掃描就是讓試樣和探測器以試樣和探測器以 1：2的角速度作的角速度作勻速圓周運動，勻速圓周運動，在轉動過程中同在轉動過程中同時將探測器依次時將探測器依次所接收到的各晶所接收到的各晶面衍射信號輸人面衍射信號輸人到記錄系統(tǒng)或數(shù)到記錄系統(tǒng)或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，從據(jù)處理系統(tǒng)，從而獲得的衍射圖而獲得的衍射圖譜。譜。1.4 X射線衍

55、射儀射線衍射儀1.4.3 測角儀測角儀(goniometer)步進掃描步進掃描 步進掃描又稱階梯掃步進掃描又稱階梯掃描。步進掃描工作是不連描。步進掃描工作是不連續(xù)的，試樣每轉動一定的續(xù)的，試樣每轉動一定的角度即停止在這期，探測角度即停止在這期，探測器等后續(xù)設備開始工作，器等后續(xù)設備開始工作，并以定標器記錄測定在此并以定標器記錄測定在此期間內(nèi)衍射線的總計數(shù)，期間內(nèi)衍射線的總計數(shù)，然后試樣轉動一定角度，然后試樣轉動一定角度，重復測量，輸出結果。重復測量，輸出結果。1.4 X射線衍射儀射線衍射儀1.4.3 測角儀測角儀(goniometer)1.4 X射線衍射儀射線衍射儀1.4.3 測角儀測角儀(g

56、oniometer)4 4、測角儀的調整與檢驗、測角儀的調整與檢驗 測角儀的調整是使用衍射儀的重要環(huán)節(jié)，是衍射儀能測角儀的調整是使用衍射儀的重要環(huán)節(jié)，是衍射儀能否正確工作的關鍵。否正確工作的關鍵。調整準確，所測試樣衍射花樣才不失調整準確，所測試樣衍射花樣才不失真，否則將導致衍射強度和分辨率下降，線形失真，峰位真，否則將導致衍射強度和分辨率下降，線形失真，峰位移動，峰背比減小。移動，峰背比減小。(1)(1)調整調整 調整的目的在于獲得一個比較理想的工作條件，當調整的目的在于獲得一個比較理想的工作條件，當選擇多晶體硅粉作試樣，裝在調整好的測角儀試樣臺進選擇多晶體硅粉作試樣，裝在調整好的測角儀試樣臺

57、進行衍射測量時，應能達到：行衍射測量時，應能達到：1.1.衍射峰的角位置有準確的讀數(shù)，角偏差衍射峰的角位置有準確的讀數(shù)，角偏差 0.010.01。2.2.有最佳的分辨率。有最佳的分辨率。3.3.能獲得最大衍射強度。能獲得最大衍射強度。1.4 X射線衍射儀射線衍射儀1.4.3 測角儀測角儀(goniometer)(2)(2)檢驗檢驗（調整完畢后必須滿足的條件，見圖）（調整完畢后必須滿足的條件，見圖）1.1.發(fā)散狹縫、接收狹縫、防散射狹縫的中心線與測角儀發(fā)散狹縫、接收狹縫、防散射狹縫的中心線與測角儀軸線均應位于同一平面內(nèi)，且互相平行。各狹縫的中心點軸線均應位于同一平面內(nèi)，且互相平行。各狹縫的中心點

58、連線連線CCCC與測角儀軸與測角儀軸OOOO 垂直，垂直，CCCC軸稱為測角儀水平線。軸稱為測角儀水平線。2.2.X X射線管焦斑中心線與各狹縫中心線準確平行，測角儀射線管焦斑中心線與各狹縫中心線準確平行，測角儀的水平線的水平線CCCC通過焦斑的中心，并與靶面成通過焦斑的中心，并與靶面成 角，一般角，一般 =3=3o o_6_6o o。以此來確定以此來確定X X射線管和測角儀的相對位置。射線管和測角儀的相對位置。3.3.試樣臺與測角儀的零點必須重合。試樣裝在試樣臺上試樣臺與測角儀的零點必須重合。試樣裝在試樣臺上時，試樣表面精確包含時，試樣表面精確包含OOOO和和CCCC所確定的平面重合。所確定

59、的平面重合。4.4.X X射線管焦斑和接收狹縫到測角儀軸心的距離相等。射線管焦斑和接收狹縫到測角儀軸心的距離相等。1.4 X射線衍射儀射線衍射儀1.4.4 探測與記錄系統(tǒng)探測與記錄系統(tǒng) X X射線衍射儀是用探測器、定標器、計數(shù)率儀及其相應的射線衍射儀是用探測器、定標器、計數(shù)率儀及其相應的電子線路作為探測與記錄系統(tǒng)來代替照相底片記錄試樣的衍電子線路作為探測與記錄系統(tǒng)來代替照相底片記錄試樣的衍射花樣的。射花樣的。1 1、探測器、探測器用于用于X X射線衍射儀的探測器主要有射線衍射儀的探測器主要有蓋革計數(shù)管蓋革計數(shù)管、閃爍計數(shù)管、閃爍計數(shù)管、正比計數(shù)管正比計數(shù)管和和固體探測器固體探測器，其中閃爍計數(shù)

60、管和正比計數(shù)管，其中閃爍計數(shù)管和正比計數(shù)管應用較為普遍。應用較為普遍。(1)(1)蓋革計數(shù)管和正比計數(shù)管：蓋革計數(shù)管和正比計數(shù)管：蓋革計數(shù)管和正比計數(shù)管都蓋革計數(shù)管和正比計數(shù)管都屬于充氣計數(shù)管，它們是利用屬于充氣計數(shù)管，它們是利用X X射線能使氣體電離的特性進射線能使氣體電離的特性進行工作的。行工作的。蓋革（或正比）計數(shù)器結構示意圖蓋革（或正比）計數(shù)器結構示意圖(2)(2)閃爍計數(shù)管：閃爍計數(shù)管：是利用某些固體是利用某些固體（磷光體）在（磷光體）在X X射線照射下會發(fā)射線照射下會發(fā)出熒光的原理制成的。把這種熒出熒光的原理制成的。把這種熒光耦合到具有光敏陰極的光電倍光耦合到具有光敏陰極的光電倍增