射線衍射分析課件

射線衍射分析課件目錄射線衍射分析概述X射線衍射分析中子射線衍射分析電子射線衍射分析射線衍射分析在材料科學(xué)中的應(yīng)用射線衍射分析在化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用01射線衍射分析概述射線衍射分析是一種利用射線與物質(zhì)相互作用，通過測(cè)量衍射圖譜來研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的分析方法。根據(jù)射線的類型，射線衍射分析可分為X射線衍射分析和中子衍射分析等。射線衍射分析的定義與分類射線衍射分析的分類射線衍射分析的定義

射線衍射分析的原理射線與物質(zhì)的相互作用射線（如X射線、中子射線）與物質(zhì)相互作用，產(chǎn)生散射和吸收等現(xiàn)象。衍射原理當(dāng)射線穿過晶體等有序結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，即射線發(fā)生彎曲和散射。布拉格方程對(duì)于晶體結(jié)構(gòu)，布拉格方程描述了衍射角與波長(zhǎng)之間的關(guān)系。通過測(cè)量衍射圖譜，可以確定物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)、分子構(gòu)型等。物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析物質(zhì)相組成分析材料性能表征可以用于研究混合物中各組分的含量和相組成。可以用于評(píng)估材料的晶體結(jié)構(gòu)、晶粒大小、織構(gòu)等性能指標(biāo)。030201射線衍射分析的應(yīng)用02X射線衍射分析X射線是由高能電子撞擊金屬靶材時(shí)產(chǎn)生的，能量范圍為幾到幾十keV。X射線的產(chǎn)生當(dāng)X射線照射晶體時(shí)，會(huì)受到晶體中原子的散射，由于晶體中原子間的間距是固定的，因此散射波之間會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，形成衍射波。衍射現(xiàn)象衍射波滿足Bragg衍射條件時(shí)，會(huì)在特定的角度上產(chǎn)生強(qiáng)烈的光強(qiáng)，從而被探測(cè)器接收并記錄。Bragg衍射條件X射線衍射分析的基本原理產(chǎn)生X射線，通常采用Cu或Fe的靶材。X射線源X射線源發(fā)射X射線照射樣品，產(chǎn)生的衍射波被探測(cè)器接收并記錄，最后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。工作原理放置待測(cè)樣品的地方。樣品臺(tái)用于接收和測(cè)量衍射波的強(qiáng)度。探測(cè)器控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，包括數(shù)據(jù)采集、處理和存儲(chǔ)?？刂葡到y(tǒng)0201030405X射線衍射儀的組成與工作原理結(jié)果分析根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果分析，如晶格常數(shù)計(jì)算、晶型判斷等。數(shù)據(jù)處理采集到的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行進(jìn)一步處理，如背景消除、峰擬合等。數(shù)據(jù)采集將樣品放置在樣品臺(tái)上，啟動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。樣品準(zhǔn)備選擇具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的樣品，并進(jìn)行表面處理，如干燥、研磨等。實(shí)驗(yàn)設(shè)置設(shè)置X射線源的電壓和電流，選擇合適的掃描范圍和掃描速度。X射線衍射分析實(shí)驗(yàn)方法與步驟03中子射線衍射分析中子射線衍射原理與X射線衍射類似，通過測(cè)量中子射線在晶體中的衍射角度，可以獲得晶體結(jié)構(gòu)信息。中子射線衍射在材料科學(xué)研究領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，可用于研究材料的晶體結(jié)構(gòu)、相變、磁結(jié)構(gòu)等。中子射線是一種不帶電粒子流，具有波粒二象性。中子射線衍射分析的基本原理中子射線衍射儀主要由加速器、靶室、實(shí)驗(yàn)大廳、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成。在實(shí)驗(yàn)大廳中，中子射線照射待測(cè)樣品，樣品中的中子射線發(fā)生衍射，攜帶樣品結(jié)構(gòu)信息的中子射線被探測(cè)器捕捉并記錄。中子射線由加速器產(chǎn)生，經(jīng)過靶室中的中子發(fā)生器產(chǎn)生中子射線，中子射線通過準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)大廳?？刂葡到y(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)儀器的運(yùn)行和控制，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)則對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。中子射線衍射儀的組成與工作原理樣品準(zhǔn)備數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理結(jié)果解釋中子射線衍射分析實(shí)驗(yàn)方法與步驟01020304選擇具有代表性的樣品，研磨、干燥并制備成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的樣品。將樣品放置在實(shí)驗(yàn)大廳中的樣品臺(tái)上，啟動(dòng)儀器進(jìn)行中子射線衍射實(shí)驗(yàn)，記錄衍射數(shù)據(jù)。對(duì)采集的衍射數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，提取樣品結(jié)構(gòu)信息。根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)，解釋樣品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行相關(guān)研究分析。04電子射線衍射分析衍射原理當(dāng)電子束通過晶體時(shí)，會(huì)受到晶格的周期性勢(shì)能作用，發(fā)生衍射現(xiàn)象，產(chǎn)生衍射角。德布羅意波長(zhǎng)電子具有波動(dòng)性，其波長(zhǎng)與能量有關(guān)，低能電子的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，高能電子的波長(zhǎng)較短。布拉格方程滿足一定角度的衍射條件時(shí)，晶面上的電子束會(huì)相互干涉，形成明亮的衍射斑點(diǎn)。布拉格方程描述了衍射角與波長(zhǎng)、晶格常數(shù)之間的關(guān)系。電子射線衍射分析的基本原理電子射線衍射儀的組成與工作原理通常采用電子槍產(chǎn)生電子束，需要保持電子束的能量穩(wěn)定。樣品需要放置在樣品臺(tái)上，并保持靜止不動(dòng)。用于收集衍射斑點(diǎn)，一般采用閃爍體或半導(dǎo)體材料制成。將衍射斑點(diǎn)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過放大和數(shù)字化處理后記錄下來。電子射線源樣品臺(tái)探測(cè)器記錄系統(tǒng)選擇具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的樣品，并進(jìn)行研磨、干燥等處理。樣品準(zhǔn)備根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，對(duì)電子射線源、樣品臺(tái)、探測(cè)器等部位進(jìn)行調(diào)整。儀器調(diào)整將樣品放入樣品臺(tái)，調(diào)整電子射線源的能量，使電子束通過晶體產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，并記錄衍射斑點(diǎn)。數(shù)據(jù)收集根據(jù)衍射斑點(diǎn)的位置和強(qiáng)度，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，得到晶體結(jié)構(gòu)等信息。數(shù)據(jù)處理與分析電子射線衍射分析實(shí)驗(yàn)方法與步驟05射線衍射分析在材料科學(xué)中的應(yīng)用通過射線衍射分析可以確定金屬材料的相組成，如α相、β相、γ相等。相鑒定可以研究金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)，如面心立方、體心立方等。晶體結(jié)構(gòu)通過衍射峰的寬化程度可以計(jì)算金屬材料的晶粒大小。晶粒大小金屬材料研究非金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)，如石墨、金剛石等。晶體結(jié)構(gòu)可以鑒定非金屬材料的相，如玻璃相、晶體相。相鑒定研究非金屬材料的微觀結(jié)構(gòu)，如微晶、納米晶等。微觀結(jié)構(gòu)非金屬材料可以鑒定復(fù)合材料的相組成，如基體相、增強(qiáng)相。相鑒定可以研究復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)，如界面結(jié)合、界面應(yīng)力等。界面結(jié)構(gòu)研究復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)，如微孔、納米孔等。微觀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料06射線衍射分析在化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用中子衍射中子束穿過樣品后，分析散射強(qiáng)度與角度的關(guān)系得到晶體結(jié)構(gòu)。電子衍射電子束穿過樣品后，分析衍射圖譜得到晶體結(jié)構(gòu)。X射線晶體學(xué)利用X射線照射樣品，通過分析衍射圖譜解析晶體結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)分析03材料表面結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系通過研究材料表面結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，預(yù)測(cè)材料的性質(zhì)和功能。01實(shí)時(shí)化學(xué)反應(yīng)監(jiān)測(cè)通過跟蹤化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和反應(yīng)產(chǎn)物的變化，推斷反應(yīng)過程。02催化劑活性研究通過分析催化劑表面吸附物種的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，研究催化反應(yīng)機(jī)理?；瘜W(xué)反應(yīng)過程研究材料表面成分分析通