材料分析方法課件yansheqiangdu

1、X射線衍射束的強(qiáng)度結(jié)構(gòu)分析第3講 3.1 研究方法及思路一個(gè)電子對(duì)X射線的散射一個(gè)原子對(duì)X射線的散射單胞對(duì)X射線的衍射整個(gè)粉末多晶體所能給出衍射束的強(qiáng)度電子的散射強(qiáng)度（Thomson 公式）：特點(diǎn)：非偏振的X射線經(jīng)電子散射后，散射線被偏振化：沿原X射線傳播方向上的散射強(qiáng)度比垂直原X射線方向的散射強(qiáng)度大一倍。X射線偏振因子1 單個(gè)電子對(duì)X射線的散射2 一個(gè)原子對(duì)X射線的散射根據(jù)THOMPSON公式，單個(gè)電子的散射強(qiáng)度與電子質(zhì)量的平方成反比，而原子核質(zhì)量電子，于是原子核的受迫震動(dòng)可忽略不計(jì)：原子散射強(qiáng)度所有核外電子的散射強(qiáng)度原子散射因子的引出(1) 若X射線波長(zhǎng)原子直徑D，可近似認(rèn)為原子中所有電子

2、集中在一點(diǎn)同時(shí)振動(dòng)。其散射強(qiáng)度為：Ia=Z2I0 一般X射線的波長(zhǎng)與原子直徑處于同一數(shù)量級(jí)，不能認(rèn)為原子中所有電子都集中于一點(diǎn)，它們的散射波之間存在一定的位相差。必須引入新參量表達(dá)一個(gè)原子散射和一個(gè)電子散射間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。一個(gè)原子相干散射強(qiáng)度為：Ia=f2Ief為原子散射因子一個(gè)原子散射的相干散射波振幅一個(gè)電子散射的相干散射波振幅f=Aa/Ae原子散射因子的引出(2)r -為任一電子到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離3 單胞對(duì)X射線的衍射單位晶胞在空間的周期性排列實(shí)際晶體單位晶胞內(nèi)原子的不同排列方式反映晶體結(jié)構(gòu)對(duì)衍射強(qiáng)度的影響單位晶胞對(duì)X射線的衍射單胞的相干散射一個(gè)電子的相干散射結(jié)構(gòu)因子一個(gè)單胞內(nèi)所有原子散射的相

3、干散射波振幅一個(gè)電子散射的相干散射波振幅FHKL=Ab/Ae3.1 結(jié)構(gòu)因子公式的推導(dǎo)如圖所示，假定O為晶胞的一個(gè)頂點(diǎn)，取其為原點(diǎn)，A為晶胞中任一原子j,它的位置矢量為：OArjS0S0SSOA= rj = xja+yjb+zjcA原子的散射波與坐標(biāo)原點(diǎn)O處原子散射波之間的光程差為：j= rj(S-S0)相位差為：倒易矢量 若晶胞內(nèi)各原子的原子散射因子分別為：f1, f2, ,fn,各原子的散射波與入射波的相位差分別為：1，2，.,n則晶胞內(nèi)所有原子相干散射的合成振幅為： 于是，結(jié)構(gòu)因子可表示為：經(jīng)過(guò)歐拉變換等數(shù)學(xué)處理3.2 結(jié)構(gòu)因子與系統(tǒng)消光滿足布拉格方程產(chǎn)生衍射的充分條件FHKL01 點(diǎn)陣

4、消光 ：由于面心或體心有附加陣點(diǎn)而引起的FHKL=0。點(diǎn)陣類型出現(xiàn)的反射消失的反射簡(jiǎn)單點(diǎn)陣全部無(wú)體心點(diǎn)陣H+K+L為偶數(shù)H+K+L為奇數(shù)面心點(diǎn)陣H、K、L全偶或全奇H、K、L奇偶混雜底心點(diǎn)陣H、K全偶或全奇H、K奇偶混雜四種基本類型點(diǎn)陣的系統(tǒng)消光規(guī)律2 結(jié)構(gòu)消光：對(duì)那些由兩類以上等同點(diǎn)構(gòu)成的復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)，除遵循布拉菲點(diǎn)陣消光以外，還有附加的消光條件，稱為結(jié)構(gòu)消光。金剛石結(jié)構(gòu)、密排六方結(jié)構(gòu)等4 粉末多晶體衍射的積分強(qiáng)度倒易球的定義： 等同晶面族HKL在倒易空間中倒易矢量的軌跡倒易球的半徑：倒易球的定義4.1 參與衍射的晶粒分?jǐn)?shù)4.2 影響衍射強(qiáng)度的其它因素一、多重性因素二、吸收因素三、溫度因素原子在平衡位置的震動(dòng)會(huì)產(chǎn)生附加震動(dòng)，影響散射強(qiáng)度。4.4 多晶體衍射的積分強(qiáng)度公式對(duì)同一衍射花樣中同一物相的各根衍射線相同作業(yè)2: