多晶體X射線衍射方法答辯課件

1、作業(yè)（a）（b）材料性能測試分析技術(shù)第一篇 材料X射線衍射分析第一章 X射線物理學基礎(chǔ)第二章 X射線衍射方向第三章 X射線衍射強度第四章 多晶體分析方法第五章 物相分析及點陣參數(shù)精確測定第六章 宏觀殘余應(yīng)力的測定第七章 多晶體織構(gòu)的測定3第四章 多晶體分析方法本章主要內(nèi)容第一節(jié) 德拜-謝樂法第二節(jié) 其他照相法簡介第三節(jié) X射線衍射儀引 言 前面討論了：X射線產(chǎn)生、 X射線在晶體中衍射基本原理；本章將介紹：X射線衍射基本實驗方法和裝置。 多晶體衍射方法（粉末法）：早期稱為粉末照相法，它是由德國的德拜（Debye）和謝樂（Scherrer）于1916年提出的，故也稱德拜-謝樂照相法。此法最為方便，

2、可提供晶體結(jié)構(gòu)的大多數(shù)信息。粉末法：以單色X射線照射粉末樣為基礎(chǔ)的。“單色”：X射線中強度最高的K系X射線；“粉末”：可為粉末或多晶體試樣。 粉末法可分為：照相法和衍射儀法。 5粉末照相法 照相法 ：以單色X光照射粉末多晶體，使之發(fā)生衍射，用照相底片記錄衍射花樣的方法。故又稱粉末照相法。照相法：可用非粉末塊、板或絲狀樣品。粉末照相法分類：由試樣和底片相對位置不同，可分三種 ： （1） 德拜-謝樂法 (Debye-Scherrer method) 底片位于相機圓筒內(nèi)表面，試樣位于中心軸上； （2） 聚焦照相法 (focusing method) 底片、試樣、X射線源均位于圓周上； （3） 針孔法

3、 (Pinhole method) 平板底片與X光束垂直放置，試樣居二者之間位置。 6第一節(jié) 德拜-謝樂法 （Debye-Scherrer method）7粉末衍射法成像原理粉末衍射法成像原理： X射線照射粉末樣品，總會有足夠多晶粒的某（hkl）晶面滿足布拉格方程；則在與入射線呈2角方向產(chǎn)生衍射，形成以4頂角的衍射圓錐，稱（hkl）衍射圓錐。圖4-1 衍射線空間分布及德拜法成像原理 8衍射法成像原理與衍射花樣特征（2）衍射束：均在衍射圓錐面上；衍射圓錐：以入射束為軸，各衍射圓錐是特定晶面的反射。不同晶面衍射角2不同，但各衍射圓錐共頂角（4）；等同晶面：衍射圓錐重疊（2相同）。圖4-1 衍射線空

4、間分布及德拜法成像原理 9一、德拜謝樂法原理德拜謝樂法衍射原理：用細長的底片圍成圓筒，細棒狀試樣位于圓筒的軸心，X射線與圓筒軸相垂直入射到試樣上，各衍射圓錐的母線與底片相交成一系列弧對。 10（2）德拜相機（1）德拜相機：按上圖衍射幾何設(shè)計的。德拜相機外觀為圓筒形的暗盒。直徑為57.3mm或114.6mm圖4-3 德拜相機的外觀圖4-2 德拜法成相原理圖 11（2）德拜相機（2）德拜相機：由帶蓋子不透光金屬筒形外殼、試樣架、光闌和承光管等組成。底片緊附在相機盒內(nèi)壁。德拜相機剖面示意圖 光闌作用：限制入射線不平行度；固定入射線尺寸和位置，也稱為準直管。承光管作用：監(jiān)視入射線和試樣相對位置，且透射

5、X射線經(jīng)一層黑紙和熒光屏被鉛吸收，保護操作者安全。 12（2）德拜相機（3）為簡化計算，德拜相機直徑：57.3mm或114.6mm。 1. 若相機直徑57.3mm，圓周長為180mm，圓心角為360o，故底片上每1mm對應(yīng) 2o 圓心角；2. 若相機直徑114.6mm，底片上每1mm對應(yīng) 1o 圓心角。13（3）德拜像由德拜相機拍攝的照片叫德拜像，將底片張開可得：德拜法攝照德拜像照片純鋁多晶體經(jīng)退火處理后的德拜法攝照照片14（4）德拜像特征（1）1. 德拜像花樣：在290o時為直線，其余角度下均為曲線且對稱分布，即一系列衍射弧對。 2. 每一弧對對應(yīng)某一晶面（干涉面）衍射結(jié)果，可用相應(yīng)晶面指數(shù)

6、（hkl）（干涉指數(shù)HKL）標記。 德拜法攝照示意圖 290o每一弧對對應(yīng)某一hkl晶面15（4）德拜像特征（2）3. 測量各衍射弧對間距，可算出各衍射相應(yīng)衍射角，4. 由布拉格方程2dsin = ，算出該反射晶面間距 dhkl 。5. 各衍射弧對對應(yīng)的d值，得d值序列： d1 、d2 、d3 等。 就可確定物相組成、點陣類型、晶胞尺寸等重要的問題。16二、實驗方法1試樣的制備 圓柱試樣：粉末集合體或多晶體細捧。0.5mm10mm。 塊狀金屬或合金：用銼刀挫成粉末，但內(nèi)應(yīng)力大，會導(dǎo)致衍射線變寬，不利于分析，故須在真空退火。 脆性樣：先打碎研磨過篩，約250325目（微米級）。粉末顆粒過大：參加

7、衍射晶粒數(shù)減少，使衍射線條不連續(xù)，粉末顆粒過細：會使衍射線條變寬，不利于衍射分析。 兩相以上合金粉末：須反復(fù)過篩粉碎，讓全部粉末通過篩孔，混合均勻，不能只選取細粉，而將粗粉丟掉。171試樣的制備合金中微量相：用電解法萃取、分離，得粉末經(jīng)清洗和真空干燥后，再制成圓柱試樣。制備圓柱試樣的方法很多:1. 用涂有粘結(jié)劑的細玻璃絲，粘附粉末，做成圓柱試樣。2. 將粉末填充入賽璐珞毛細膠管中，制成圓柱試樣。3. 用膠水調(diào)好粉末，填入膠管，用金屬細絲將其推出23mm長，作為攝照試樣，余下部分作支承柱，以便安裝。4. 金屬細棒：可直接做試樣。但因拉絲時產(chǎn)生擇優(yōu)取向，因此，衍射線條往往是不連續(xù)的。182底片安裝

8、（1） 安裝方式：由底片開口處位置不同，可分為： 1）正裝法 ： X射線從底片接口處入射，照射試樣后從中心孔穿出。優(yōu)點：低角線接近中心孔，高角線則靠近端部。高角線：分辨本領(lǐng)高，有時能將K雙線分開。正裝法幾何關(guān)系和計算較簡單，常用于物相分析等工作。 圖4-4 底片安裝法 a) 正裝法中心孔低角弧線高角弧線192底片安裝（3）2）反裝法 ：X射線從底片中心孔射入，從底片接口處穿出。 優(yōu)點：高角線集中于孔眼，因弧對間距較小，由底片收縮所致誤差小，適用于點陣常數(shù)測定。 圖4-4 底片安裝法 b) 反裝法高角弧線集中于中心孔202底片安裝（4）3）偏裝法（不對稱裝法） ： 優(yōu)點：可直接由底片上測算真實圓

9、周長，消除因底片收縮、試樣偏心及相機半徑不準確所致誤差。目前較常用的方法。 圖4-4 底片安裝法 c) 不對稱裝法 半圓周長213攝照規(guī)程選擇 1）陽極靶材料選擇: 根據(jù)分析樣品材料選擇陽極，再根據(jù)陽極選擇濾波片。 選靶要求：靶材產(chǎn)生特征X射線（K射線） 不激發(fā)樣品的熒光輻射，以降低背底，使圖像清晰。 靶材的一般選用原則：如：分析鋼鐵材料（Z=26），可選用Cr（Z24）、Fe或Co（Z27）靶。221）陽極靶材選擇原則（1）a. 入射X光波長遠大于或遠短于樣品吸收限，可避熒光輻射，按樣品的化學成分選靶231）陽極靶材選擇原則（2）b. 當入射光K靶稍長于樣品吸收限K時，K靶不激發(fā)樣品熒光輻射

10、（如圖b）。處于吸收低谷，最有利于衍射。按樣品的化學成分選靶241）陽極靶材選擇原則（3）c. 對含多種元素樣品，按含量較多元素中Z 最小元素選靶。 此外：選靶還應(yīng)考慮： 入射線波長對衍射線條數(shù)的影響。 因sin1，衍射條件：d/2 ， 則波長越長，可產(chǎn)生的衍射線條越少。252）濾波片選擇2）濾波片選擇（ X射線單色化）： 濾波片材料：根據(jù)陽極靶材來選擇。同樣用吸收限原理。 使濾波片材料吸收限K濾 處于入射線K與K波長之間， 則K 射線因激發(fā)濾片的熒光輻射而被濾片吸收。26當濾片材料的Z與靶材的 Z 滿足下列條件時：上式成立。如：分析鋼鐵材料（26） ： 使用靶Cr（24）、Fe（26）或Co

11、（27），須分別選擇V（23）、Mn（25）及Fe（26）濾波片。 273）攝照參數(shù)選擇3）攝照參數(shù)：包括管電壓、管電流、曝光時間等。實驗證明：1. 管壓：當V管壓= （35）V K靶激時，I 特征譜 / I連續(xù)譜達最佳，2. 管流：選擇在X光管額定許用最大管流之下。 3. 曝光時間：與試樣、相機、底片及攝照規(guī)程等有關(guān)，變化較大，通過試驗來確定 （德拜法攝照時間長以小時計）。例如：用Cu靶和小相機拍攝Cu樣品，約需30分鐘； 用Co靶拍攝-Fe試樣時，約需2小時。結(jié)構(gòu)復(fù)雜化合物：拍攝甚至要10多小時。 28三、衍射花樣測量和計算 （1）德拜法衍射花樣測量：測量衍射線條相對位置和相對強度。然后，

12、再計算出衍射角和晶面間距d。每個德拜像：包括一系列衍射弧對，每衍射弧對是相應(yīng)衍射圓錐與底片相交痕跡，代表一族hkl干涉面的反射。德拜法成像原理圖及德拜像 29三、衍射花樣測量和計算 （2）如圖為德拜法衍射幾何及三個衍射圓錐縱剖面。德拜法衍射幾何及德拜像圖 2L當要計算角時 ：1. 測量各衍射弧對間距2L。2. 由衍射幾何得出衍射弧對間距2L，計算角的公式： 其中：R相機半徑， 即圓筒底片的曲率半徑。30三、衍射花樣測量和計算 （3）（1）當290o時，為角度， 當2R57.3mm，2L/2 ；底片上每1mm對應(yīng)20圓心角； 當2R114.6mm，2L/4 ；底片上每1mm對應(yīng)10圓心角。31三

13、、衍射花樣測量和計算 （4）（2）對背射區(qū)，即290o時 當2R57.3mm時，9002L/2； 當2R114.6mm時，9002L/4。 式中2180o2 ，90o 32三、衍射花樣測量和計算 （5）3. 由各衍射角1、2 、3，再算出對應(yīng)反射面間距 d 。 得出 d 值序列，即 d1、 d2 、d3 。4. 估計衍射線相對強度I/I1： 目測法：將各衍射線條強度分為很強、強、中、弱、很弱等五級；或把其最強線I1 定為100，余者按強弱程度用90、80、50 等百分數(shù)表示。 精確測定衍射強度：用衍射儀法，且由衍射強度公式計算。 335、查卡片：由衍射花樣測量和計算，得出各衍射角、晶面間距 d

14、 及對應(yīng)的相對強度 I/I1。即 1、2、 2 ， d1、d2、d3 ， I1/I1、 I2/I1、 I3/I1 ，對照物質(zhì)的標準卡片，若此兩項均與某卡片數(shù)據(jù)很好符合，則該卡片所載物質(zhì)即為待定物質(zhì)。物相鑒定即告完全。34四、衍射花樣指標化（1）6、標注衍射線指數(shù)（指標化）測定被測物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)、物相等信息。為此，須標定各衍射線的干涉（晶面）指數(shù)，即衍射花樣指數(shù)化。衍射花樣指數(shù)化：確定各衍射線對相應(yīng)干涉（晶面）指數(shù)。衍射花樣指數(shù)化方法：不同晶系，其方法各不相同。TiO2納米顆粒的XRD圖譜35四、衍射花樣指標化（2）（一）指標化方法一：查粉末衍射卡片由 d 值序列d1、d2、d3 和相

15、對強度I1/I1、 I2/I1、I3/I1 ，對照物質(zhì)的粉末衍射卡片（PDF卡）。若兩項數(shù)據(jù)均與某卡片衍射數(shù)據(jù)吻合，則該卡片所載物質(zhì)即為待測物質(zhì)。匹配卡片時：以 d 值為主要依據(jù)，以相對強度Ii/I1為參考。通過上述程序，物相鑒定完成。對于立方晶系：還可用簡單方法，標注衍射晶面指數(shù)、判別點陣類型和計算點陣參數(shù)等工作。36四、衍射花樣指標化（3）（二）指標化方法二：以立方晶系為例。 1. 由立方晶系面間距公式： 這里，因存在 a 和 hkl 兩組未知數(shù)，一個方程不可解。 但對各衍射線，其點陣參數(shù) a 和波長均相同，故可消掉。 代入 2dsin，得 ：37四、衍射花樣指標化（4）2. 對同一物相各

16、衍射線： sin2從小到大順序比等于相應(yīng)晶面指數(shù)平方和（N）順序比，hkl100110111200210211220221300310311 點陣類型N123456891011簡單N-2-4-68-10-體心N-34-8-11面心3. 立方晶系：除系統(tǒng)消光外，各晶面指數(shù) hkl 按 N=h2+k2+l2由小到大順序排列：消光規(guī)律：體心:（hk+l）為奇數(shù)；面心: h、k、l為異性數(shù)時，消光。38四、衍射花樣指標化（5）可見：sin2的連比數(shù)列可間接反映晶體結(jié)構(gòu)特征。由此可判斷被測物質(zhì)的點陣類型。體心立方點陣：N1: N2: N3: 2 : 4 : 6 : 8 : 10 : 12 : 14 :

17、16 : 18 : 20， 或 1 : 2 : 3 : 4 : 5 : 6 : 7 : 8 : 9 : 10 : 。 面心立方點陣: N1: N2: N3: 3 : 4 : 8 : 11 : 12 : 16 : 19 : 20 : 24 : 27 : 。 或1 :1.33 : 2.67 : 3.67 : 4 : 5.33 : 6.33 : 6.67 : 8 : 9 。簡單立方點陣：N1: N2: N3: 1 : 2 : 3 : 4 : 5 : 6 : 8 : 9 : 10 : 11。 39四、衍射花樣指標化（6）立方晶系：各點陣前10條衍射線的干涉指數(shù)、干涉指數(shù)平方和及其順序比（sin2順序比

18、），如下表。表4-1 衍射線的干涉指數(shù) 4. 衍射線指數(shù)化：從各sin2順序比或?qū)φ障卤恚纱_定晶體結(jié)構(gòu)類型和推斷出各衍射線條干涉指數(shù)。 40四、衍射花樣指標化（7）不同結(jié)構(gòu)類型，其NiN1 順序比（sin2比）各不同。簡單立方與體心立方：NiN1 順序比雖相同，但在衍射花樣上是有差別的。41四、衍射花樣指標化（8）1） 若衍射線條多于 7 根體心立方：線條間隔均勻。簡單立方：線條出現(xiàn)空缺；NiN1 順序比沒有7、15、23等數(shù)值；簡單立方與體心立方區(qū)分：可從NiN1順序比和相對強度（多重因子）來區(qū)別。42四、衍射花樣指標化（8）2）當衍射線條較少時：用頭兩根衍射線強度作判別；簡單立方：100

19、和110，多重性因子為6和12，第二線強；體心立方：110和200，多重性因子為12和6；第一線強；43第三節(jié) X射線衍射儀44第三節(jié) X射線衍射儀 （1）照相法是較原始的方法，有其自身的優(yōu)缺點: 1. 攝照時間長，往往需要1020小時； 2. 衍射線強度靠照片的黑度來估計，準確度不高； 3. 設(shè)備簡單，價格便宜， 4. 試樣用量少，1mg也可分析，而衍射儀至少要0.5g。 從發(fā)展看，先有勞埃相機照相法，再有德拜相機照相法;20世紀50年代后，才發(fā)展了衍射儀，并逐步取代照相法。45第三節(jié) X射線衍射儀（2）衍射儀法優(yōu)點： 分析方便、快捷、強度相對精確、精度高、制樣簡便、自動化程度高等，是晶體結(jié)

20、構(gòu)分析的主要設(shè)備。衍射儀： 高精度測角儀直接測量衍射角； 電子計數(shù)器（計數(shù)管）測定衍射強度。衍射儀分類： 1、多晶廣角衍射儀：測定范圍2（301600）。 2、小角散射衍射儀：角度更低2 30，便于大分子及微納米尺寸顆粒的測定。 3、單晶四圓衍射儀：用于單晶結(jié)構(gòu)分析。46第三節(jié) X射線衍射儀（3）衍射儀設(shè)計思想最早由布拉格（w.L.Bragg）提出的，稱為X射線分光計(x-ray spectrometer)。德拜相機剖面示意圖 在德拜相機光學幾何下，用探測器接收X射線并記錄，并讓它繞試樣旋轉(zhuǎn)，同時記錄轉(zhuǎn)角和 X射線強度 I，其效果等同德拜像。 因衍射圓錐的對稱性，探測器只要轉(zhuǎn)半周即可。 47粉

21、末射線衍射的原理22入射射線環(huán)粉末樣品48第三節(jié) X射線衍射儀（4）為此關(guān)鍵要解決的技術(shù)問題是： X射線接收裝置計數(shù)管； 衍射強度須適當加大，可使用板狀試樣； 相同（hkl）晶面是全方位散射的，故要解決聚焦問題； 計數(shù)管移動要滿足布拉格條件，解決滿足衍射條件問題。 這些是由幾個機構(gòu)實現(xiàn)的。 1. 測角儀解決聚焦和測量角度問題； 2. 探測器解決記錄、分析衍射線強度問題。 49德國布魯克AXS公司衍射儀D8 ADVANCE X-射線衍射儀系統(tǒng)德國布魯克公司D8-ADVANCE衍射儀1895年，倫琴博士發(fā)現(xiàn)X射線；1895年，西門子開始生產(chǎn)X光管；1920年，開始X射線分析儀器研究及生產(chǎn)；1997

22、年10月，西門子AXS布魯克AXS；2001年，并購荷蘭Nonius公司；2002年，并購日本MAC（瑪柯科學）公司。50美國熱電Thermo-瑞士ARL公司衍射儀XTRA美國熱電Thermo-ARL XTRA公司衍射儀瑞士ARL公司創(chuàng)建于1934年，全稱為：APPLIED RESEARCH LABORATORIES S.A（應(yīng)用研究實驗室公司），總部在日內(nèi)瓦湖畔。主要生產(chǎn)各種光電直讀光譜儀、 X射線熒光光譜儀等儀器。1999年美國Scintag衍射公司 （1978年成立）加入ARL公司， 產(chǎn)品擴展到X射線衍射儀。ARL公司現(xiàn)為美國熱電儀器集 團公司（Thermo）世界第一 大分析儀器公司的成

23、員之一。51日本理學高功率轉(zhuǎn)靶衍射儀-Rigaku理學公司：衍射儀的專業(yè)生產(chǎn)廠家，一直致力于研發(fā)X射線分析儀器，在世界上享有很高的聲譽。主要產(chǎn)品：X射線衍射儀（粉末、單晶、專用）、X射線熒光光譜儀、X射線探傷機。日本理學公司D/max2500PC衍射儀D/max2500PC 型18KW高功率自轉(zhuǎn)靶衍射儀：管壓：60 KV管流：300 mA測角儀：最小步進1/10000全自動調(diào)整、測量及分析。5253荷蘭PANalytical ( 帕納科 ) 分析儀器公司衍射儀-XPertXPert衍射儀一、X射線測角儀（1） 1測角儀構(gòu)造： 測角儀：核心部件，測量、記錄衍射角。 （1）樣品臺 H： 位于測角儀

24、中心，可繞O軸旋轉(zhuǎn)； 平板試樣 C 置于樣品臺上，與測角儀中心重合，誤差0.1mm。 側(cè)角儀構(gòu)造示意圖 樣品臺H54一、X射線測角儀（2） （2）X射線源 S：由光管陽極靶 T 上的線狀焦點S發(fā)出的發(fā)散光束。光源 S位于測角儀圓周上。側(cè)角儀構(gòu)造示意圖 X線源S狹縫 （3）狹縫 A、B： 目的：限制入射光發(fā)散度、獲得平行光束、控制X光在樣品上照射面積。 （4）支架E： 固定狹縫B、接收光闌F和計數(shù)管G等，可繞 O 軸轉(zhuǎn)動（即與樣品臺同軸）， 衍射角：從刻度盤K上讀取。 55德國布魯克公司 D8 衍射儀測角儀測角儀（-方式）特點：1. 精度高：最小步長為0.0001。2. 非接觸性光學編碼器，機械

25、磨損小，可長期運行而精度不減。3. 測角圓直徑可變：滿足高強度或高分辨要求。4. 模塊化設(shè)計：高精密導(dǎo)軌，可實現(xiàn)模塊化互換。D8 衍射儀測角儀與高精度導(dǎo)軌 德國布魯克(Bruker)AXS公司D8 ADVANCE衍射儀56D8ADVANCE 衍射儀陶瓷X光管標準尺寸的光管座，可使用陶瓷管或玻璃管新一代的陶瓷光管4000 小時質(zhì)保期有各種靶、各種焦斑尺寸的陶瓷管57一、X射線測角儀（3）光路布置：發(fā)散X光 S 投射到試樣C上，衍射線在光闌F處形成焦點，進入計數(shù)管G 。 側(cè)角儀構(gòu)造示意圖 （5）計數(shù)管G：將不同強度X射線轉(zhuǎn)化為電信號，并由計數(shù)率儀記錄。在光學布置上要求： X光焦點S、光闌F于同一圓

26、周上，稱“測角儀圓”。 58一、X射線測角儀（4）側(cè)角儀構(gòu)造示意圖 測量動作：樣品臺 H 和支架E，分別繞O軸轉(zhuǎn)動。可單獨動作或機械連動。機械連動時，樣品臺轉(zhuǎn)角，計數(shù)管轉(zhuǎn) 2角，即實現(xiàn)- 2連動。目的：使 X 射線在板狀試樣表面入射時，始終保持： 入射角反射角滿足布拉格方程反射條件。59常規(guī)衍射儀測角儀類型光管固定 /2 測角儀光管固定，樣品臺及探測器運動適合大部分應(yīng)用的標準配置樣品臺固定 / 測角儀樣品臺固定，光管及探測器運動適合于樣品不便運動場合，如液晶，松散粉末，大或重的樣品。60一、X射線測角儀（5）當試樣和計數(shù)管進行-2連動時，逐一掃描整個衍射譜，描繪出衍射強度 I 2角變化曲線，稱

27、衍射圖?？v坐標：常用脈沖計數(shù)（Counts）或每秒脈沖數(shù)（cps）。X射線衍射圖61一、X射線測角儀（6） 2測角儀衍射幾何 測角儀有獨特的衍射幾何，關(guān)鍵問題是：圖4-7 測角儀的聚焦幾何 1-測角儀圓 2聚焦圓 試樣1）滿足布拉格反射條件； 須使樣品轉(zhuǎn)角，計數(shù)管轉(zhuǎn) 2角；實現(xiàn)- 2連動， 即轉(zhuǎn)動角速度比為1:2。 可實現(xiàn) 入射角反射角 衍射儀法：只有平行于試樣表面的（HKL）晶面才可發(fā)生衍射。這與粉末照相法不同。62一、X射線測角儀（7）2）滿足聚焦條件： 為達聚焦目的：須使X光焦點S、樣品表面、計數(shù)器接收光闌 F 位于同一個“聚焦圓” 上。 圖4-7 測角儀的聚焦幾何 試樣2聚焦圓 1-測

28、角儀圓 63理想情況：試樣面應(yīng)彎曲（與聚焦圓同曲率），完全聚焦。平板試樣：不同部位M、O、N處平行于試樣表面的（hkl）晶面，可把各自反射線會聚到 F 點附近（近似聚焦）。2樣品衍射射線射線源計數(shù)器入射射線布拉格布倫塔諾(Bragg-Brentano)的聚焦法（B-B法）FOMN64一、X射線測角儀（8）測量時，計數(shù)器 F 沿測角儀圓移動（并不沿聚焦圓移動）。 在計數(shù)器 F移動中，聚焦圓半徑時刻在變化的。 隨2增加，聚焦圓半徑 r 減?。?可證：圖4-7 測角儀的聚焦幾何 2聚焦圓 1-測角儀圓 R測角儀半徑當= 0時，聚焦圓半徑為;當90o時，即 2rR。65一、X射線測角儀（9）3測角儀的

29、光學布置，如圖4-8所示線狀焦點 S ：尺寸1.5mm x10mm，長邊與測角儀中軸平行。若與靶面成3o角出射，則光束有效尺寸：0.08mml0mm。圖4-8 臥式測角儀光學布置 線焦點方向平行測角儀中心軸66一、X射線測角儀（10）梭拉光闌S1和S2：由一組平行、間隔很密的重金屬（Mo）薄片組成。尺寸：長32mm，厚0.05mm，間距0.43mm。薄片與測角儀平面平行，可遮擋傾斜 X射線，控制X 射線束發(fā)散度在1.5o左右。 圖4-8 測角儀的光學布置 梭拉光闌S2梭拉光闌S1控制此方向發(fā)散度67一、X射線測角儀（11）發(fā)散狹縫 K、防散射狹縫 L、接收狹縫 F 作用：均為控制X射線束水平發(fā)

30、散度。發(fā)散狹縫 K ：控制入射線在試樣上照射面積。防散射狹縫 L ：可排斥來自樣品以外輻射，改善峰背比。狹縫大?。壕远扔嫞纾?0、10、0.50等，且取值相等。測角儀的光學布置 防散射狹縫L發(fā)散狹縫K接收光闌F68一、X射線測角儀（12）接收光闌 F 作用：控制進入計數(shù)器的衍射強度。較大的狹縫光闌 F ：衍射線強，易探測到弱衍射線，但狹縫過寬，使分辨率減低。接收光闌 F大?。河胢m表示，如：0.1mm、0.2mm等。接收光闌F測角儀的光學布置 69衍射儀的幾何光學布置測角儀的光學布置：入射X射線索拉狹縫S1索拉狹縫S2發(fā)散狹縫K防發(fā)散狹縫L接收狹縫F測角儀的光學布置 70二、X射線探測器與

31、紀錄系統(tǒng)X射線探測器（計數(shù)器）：作用：接收自樣品的X光信號，并轉(zhuǎn)變?yōu)樗查g脈沖電信號。計數(shù)器：由計數(shù)管及其附屬電路。X射線探測器原理：均基于X射線能使原子電離的特性。原子可為：氣體（如：正比計數(shù)器、蓋革計數(shù)器）、 固體（如：閃爍計數(shù)器、半導(dǎo)體計數(shù)器）。主要性能指標：計數(shù)損失、計數(shù)效率和能量分辨率。714-4 X射線衍射儀的常規(guī)測量72一、計數(shù)測量方法（1） 衍射儀計數(shù)測量：有連續(xù)掃描和（步進）階梯掃描兩種。1. 連續(xù)掃描：計數(shù)器與計數(shù)率儀連接 計數(shù)器以- 2聯(lián)動方式，在選定2范圍 從低角向高角方向掃描，測量各衍射角的衍射強度，獲得 I 2曲線。 優(yōu)點：速度快、工作效率高，全譜測量，用物相定性分析

32、。 連續(xù)掃描測量精度：取決于掃描速度和時間常數(shù)RC。故要合理選擇兩參數(shù)。73連續(xù)掃描曲線連續(xù)掃描曲線：衍射線相對強度（CPS）隨2角變化曲線。 圖4-13 連續(xù)掃描測得的鎢酸鋯粉末衍射花樣 74一、計數(shù)測量方法（2） 2. 步進（階梯）掃描：將計數(shù)器與定標器連接 計數(shù)器轉(zhuǎn)到某 2 角不動，用定時計數(shù)法或定數(shù)計時法，測出平均計數(shù)率，即該2 角處衍射強度； 計數(shù)器按一定步進寬度（角度間隔）和步進時間轉(zhuǎn)動，逐點測量各2 角衍射強度，繪出衍射圖。 優(yōu)點：因不用計數(shù)率計，無滯后效應(yīng)，故測量精度高； 雖每點測量時間長，但總計數(shù)大，計數(shù)統(tǒng)計波動小。 步進掃描：用于測定2 角范圍不大的一段衍射圖，適合于各種定量分析。測量精度受步進寬度和步進時間影響。75步進掃描方式曲線步進掃描方式：強度分布曲線如下圖。衍射峰強度計算：須扣除曲線上的背底強度。背底扣除辦法：將計數(shù)器轉(zhuǎn)到相鄰衍射線中間，測出背底強度計數(shù)