第二部分-02-多晶体分析方法.pptx

第四章 多晶体分析方法4.1 德拜－谢乐照相法 （早期）4.2 衍射仪法 （近期）4.1 德拜—谢乐法（Debye-Scherrer method）4.1.1 德拜相机4.1.2 试样制备4.1.3 底片安装4.1.4 衍射花样的测量和计算照相法 ：以单色X光照射粉末多晶体，使之发生衍射，用照相底片记录衍射花样的方法。故又称粉末照相法。1）照明源：单色X射线2）样品：很细的粉末（10-3—10-5cm）“单色”：X射线中强度最高的K系X射线“粉末”：粉末或者多晶试样 多晶体衍射的照相方法4.1.1 德拜相机1）设计原理（衍射几何）多晶衍射花样的形成晶面及反射线的平面分布衍射束：在衍射圆锥上等同晶面：衍射圆锥重叠（4θ 相同）（hkl）衍射圆锥顶角：4θ德拜相机的外观 德拜法成相原理图 德拜相机剖面示意图 2）德拜像由德拜相机拍摄的照片叫德拜像纯铝多晶体经退火处理后的德拜法摄照照片 德拜法摄照德拜像照片3）基本特点1. 德拜像：在2θ＝90o时为直线，其余角度下均为曲线且对称分布，即一系列衍射弧对。 2. 每一弧对对应某一晶面（干涉面）衍射结果，可用相应晶面指数（hkl）（干涉指数HKL）标记。 每一弧对对应某一hkl晶面2θ＝90o德拜法摄照示意图 3. 测量各衍射弧对间距，可算出各衍射相应衍射角θ，BODAθ=?4. 由布拉格方程2dsinθ=λ ，算出该反射晶面间距 dhkl 。5. 各衍射弧对对应的d值，得d值序列： d1 、d2 、d3 …等。 就可确定物相组成、点阵类型、晶胞尺寸等重要的问题。基本思路测量衍射线条的相对位置目测衍射线条的相对强度计算衍射角θ计算sin2θ、确定晶格类型、标注衍射面指数利用布拉格方程计算每对衍射线所对应的衍射面间距dHKL计算晶格常数圆柱样品制备方法 粘结法填充法成型法直接法4.1.2 试样制备最常用的试样为圆柱状粉末集合体，直径0.5mm左右，长度为10mm左右。粉末尺寸在10-3 cm－10-5 cm之间。粉末制备方法电解法机械法4.1.3 底片的安装1）正装法特点：衍射角从底片中心向两侧逐渐增加； 适用于物相分析。2）反装法特点：衍射角从底片中心向两侧逐渐减小； 适用于点阵常数的测定。3）不对称安装法特点：可直接测定圆筒底片的曲率半径，可校正由于底片收缩、试样偏心及相机半径不准确所产生的误差，适用于点阵常数的精确测定。4.1.4 衍射花样的指数化立方晶系德拜相的计算根据系统消光规律简单立方 H、K、任取体心立方 H+K+L为偶数才出现衍射面心立方 H、K、L全奇或全偶才衍射于是，立方晶系中各晶体结构衍射线的出现顺序： 进行指数化时，只要首先计算出各衍射线条的sin2θ顺序比，再根据下表确定晶体结构类型和各衍射线的干涉指数。4.2 Ｘ射线衍射仪粉末衍射仪主要由四 部分组成：具有稳压、 稳流的x射线发生器（X射线管，高压发生 器）；精密测量2θ的 测角仪；测量x射线强 度的计数(记录)装置- 辐射探测器；控制计 算装置。测角仪是X射 线衍射仪的核心部分。Ｘ射线衍射仪4.2.1Ｘ射线测角仪当试样和计数管连续转动时，衍射仪就能自动 描绘出衍射强度随2θ角的变化情况。梭拉狭缝光学布置H转动θ ，E转动2θ。G-测角仪圆 S-X射线源 B、I-梭拉狭缝 D-试样H-试样台 F-接收狭缝光阑 C-计数管 E-支架K-刻度尺衍射仪工作的过程：X射线管发出的单色X射线照射到片状试样上， 所产生的衍射线用辐射探测器接收，经检测 电路放大处理后在显示或记录装置上给出精 确的衍射数据和谱线。根据这些衍射信息可 作为各种X射线衍射分析应用的原始数据（晶 体的结构，应力组织等）。4.2.2 常用探测器衍射仪的X射线探测元件为计数管，计数管极其附属电路称为计数器。目前使用最为普遍的是闪烁计数器。在要求定量关系较为准确的场合下习惯使用正比计数器。近年来又发展了较先进的Si（Li）探测器。4.2.3 X射线衍射强度的测量 （计数测量方法）（1）连续扫描 或全谱测量。该法常用于物相定性分析工作效率高；线性、峰位不够准确（2）步进扫描（阶梯扫描） 该法常用于 精确测定衍射峰的积分强度、位置或提供线形 分析所需的数据。精度较高；耗时。常规的照相法与X射线衍射仪法记录到的衍射图谱之差异4.3 数据处理图谱的平滑Jade 4.3 数据处理图谱的平滑背低的扣除和弱峰的确认衍射峰位的确定衍射数据处理的自动化4.4 样品的制备在粉末衍射仪法中，样品可是多晶的块、片或粉末，但以粉末最为适宜。块状、片状试样：表面平整；样品制备均匀。薄膜样品：需一定厚度和面积、平整。只有晶粒中的(hkl)晶面平行于试样表面时，才对hkl衍射起作用。