X射线衍射仪原理与应用
X射线衍射分析
X射线衍射分析X射线衍射分析是一种重要的材料表征方法，它能够帮助科学家研究物质的结构和性质。
X射线衍射分析技术被广泛应用于材料科学、化学、生物学等领域。
本文将介绍X射线衍射分析的原理、仪器设备，以及在实际应用中的一些案例。
X射线衍射分析的原理基于X射线与物质相互作用的规律。
当X射线照射到物质上时，X射线与物质中的原子发生散射，形成衍射图样。
这些衍射图样包含了物质的晶体结构信息。
通过分析这些衍射图样，我们可以了解物质的晶体结构、晶格参数以及晶体中的原子位置。
X射线衍射实验通常使用X射线衍射仪进行。
X射线衍射仪由X射线源、试样台和衍射检测器组成。
X射线源产生高能量的X射线束，试样台用于放置待测样品，而衍射检测器则用于检测经过试样台衍射的X射线。
在实验中，我们需要调整X射线源和试样台的相对位置，使得试样台上的样品能够受到均匀的X射线照射，并且衍射信号能够被检测器准确地记录下来。
X射线衍射实验的结果通常以X射线衍射图样的形式呈现出来。
X射线衍射图样是一系列强度和角度的关系曲线。
通过对衍射图样的分析，我们可以确定材料的晶体结构。
根据布拉格方程，我们可以计算出晶面的间距，从而推导出晶体中原子的位置和晶格参数。
X射线衍射分析可以应用于各种各样的材料。
例如，材料科学家可以通过X射线衍射分析来研究金属的晶体结构和晶格缺陷。
化学家可以使用X射线衍射分析来确定化合物的晶体结构，从而帮助他们理解化学反应的机理。
生物学家可以利用X射线衍射分析来研究蛋白质的三维结构，从而揭示生物分子的功能和活动机制。
除了单晶衍射分析，还有一种称为粉末衍射分析的技术。
粉末衍射分析可以用于不规则形状的晶体或非晶体材料的结构分析。
在粉末衍射分析中，试样通常是细粉末状的物质。
通过对粉末衍射图样的分析，我们可以推导出材料的平均晶体结构。
总之，X射线衍射分析是一种重要而强大的材料表征技术。
它可以帮助科学家研究物质的结构和性质，并为材料科学、化学、生物学等领域的研究提供有效的工具和方法。
X射线衍射仪的原理与应用
X射线衍射仪的原理与应用X射线衍射仪是一种重要的科学仪器，广泛应用于材料科学、生命科学和物理学等领域。
它通过射入样品的X射线，利用衍射现象来研究物质结构，为科学研究和工程应用提供了重要的手段。
本文将介绍X射线衍射仪的原理，以及其在材料科学和生命科学中的应用。
一、X射线衍射仪的原理X射线衍射仪的基本原理是利用物质中的晶格结构对入射X射线发生衍射。
当X射线通过物质时，部分X射线会与物质中的原子核和电子云相互作用，形成散射波。
这些散射波相互干涉，形成衍射图样。
根据衍射图样的特征，可以得到物质的晶格结构和晶体学信息。
X射线衍射的原理基于布拉格方程，即nλ = 2dsinθ，其中n为整数，λ为入射X射线波长，d为晶格常数，θ为入射角。
根据布拉格方程，可以通过测量衍射角θ和入射X射线波长λ的数值，在一定的条件下确定物质的晶格常数。
二、X射线衍射仪的应用1. 材料科学领域X射线衍射仪在材料科学领域有广泛的应用。
首先，它可以用于材料的结构分析。
通过测量物质的衍射图样，可以确定物质的晶体结构、晶格常数和晶面取向等信息。
这对于材料的研究和工程设计具有重要意义。
其次，X射线衍射仪还可以用于材料的质量检测和成分分析。
通过测量材料的衍射强度和位置，可以定量分析材料中的晶体相和非晶质相的含量，进而评估材料的质量和性能。
2. 生命科学领域X射线衍射仪在生命科学领域也有应用。
例如，它可以用于蛋白质晶体学研究。
蛋白质晶体学是研究蛋白质结构的重要手段。
通过将蛋白质溶液结晶，并利用X射线衍射仪测量蛋白质晶体的衍射图样，可以解析蛋白质的原子结构，从而揭示其功能和生理过程。
此外，X射线衍射仪还可以用于药物研究和生物医学领域。
通过测量药物晶体的衍射图样，可以确定药物的晶体结构和稳定性，为药物设计和制剂优化提供指导。
同时，X射线衍射仪还可以应用于X射线显像技术，用于肿瘤诊断和器官成像等医学应用。
三、总结X射线衍射仪是一种基于衍射原理的重要科学仪器，可以用于物质结构的研究和分析。
简述x射线衍射法的基本原理和主要应用
简述X射线衍射法的基本原理和主要应用1. 基本原理X射线衍射法是一种研究晶体结构的重要方法，它利用X射线的特性进行衍射分析。
其基本原理包括以下几个方面：•布儒斯特定律：X射线在晶体中发生衍射时，入射角、出射角和入射光波长之间满足布儒斯特定律，即$n\\lambda = 2d\\sin\\theta$，其中n为整数，$\\lambda$为X射线的波长，d为晶面间的间距，$\\theta$为入射角或出射角。
•薛定谔方程：晶体中的原子排列形成周期性结构，电子在晶格中运动的波动性质可以用薛定谔方程描述。
X射线被晶体衍射时，其波长与晶体中电子的波动性相互作用，形成了衍射波。
•动态散射理论：根据动态散射理论，晶体中的原子或离子吸收入射的X射线能量，并以球面波的形式发出，与其他原子或离子产生相互干涉，从而形成衍射图样。
2. 主要应用X射线衍射法广泛应用于材料科学、化学、地质学等领域，具有以下主要应用：•晶体结构分析：X射线衍射法可以确定晶体的晶格常数、晶胞角度和晶体中原子的位置，通过分析衍射图样的强度和位置，获得晶体结构的信息。
•材料表征：X射线衍射法可用于分析材料的相变、晶体有序度、晶格缺陷和晶体生长方向等特征。
例如，在合金研究中，可以通过X射线衍射技术鉴定合金中出现的新相和晶格畸变。
•晶体品质评估：通过分析衍射峰的尺寸和宽度，可以评估晶体的品质，包括晶格结构的完整性、晶体中的位错和晶格缺陷等。
•结晶体制备与成分分析：利用X射线衍射法可以研究物质的结晶过程，了解晶体生长的动力学和晶体取向的控制方法。
此外，还可以使用X射线衍射方法对材料中的成分进行分析。
•衍射仪器的研发与改进：X射线衍射法的应用也推动了衍射仪器的研发与改进，包括X射线源、X射线衍射仪和探测器等，提高了测量精度和分辨率。
3. 总结X射线衍射法作为一种非破坏性的分析技术，通过衍射图样的分析，可以获得晶体结构和材料特性的信息。
其基本原理包括布儒斯特定律、薛定谔方程和动态散射理论。
x射线衍射的原理及应用
X射线衍射的原理及应用1. 原理介绍X射线衍射是一种利用X射线与物质相互作用的方法，通过测量X射线在晶体上的衍射现象来研究物质的晶体结构和晶体中原子的排列方式。
X射线由于其波长与普通光的波长相比非常短，因此能够穿透物质，将晶体的信息衍射出来。
X射线衍射的原理主要包括布拉格方程和结构因子。
1.1 布拉格方程布拉格方程是X射线衍射的基本方程，它描述了X射线的衍射现象。
布拉格方程的数学表达式为：$n\\lambda = 2d \\sin \\theta$在这个方程中，n表示衍射级数，$\\lambda$表示X射线的波长，d表示晶体中的晶面间距，$\\theta$表示X射线与晶面的夹角。
1.2 结构因子结构因子是描述晶体中原子排列和结构的一个重要参数。
结构因子的大小和复数形式代表了晶体中的原子的位置和分布。
结构因子的数学表达式为：$F_{hkl} = \\sum f_j e^{2\\pi i (hx_j + ky_j + lz_j)}$在这个方程中，Fℎkl表示晶体中ℎkl晶面的结构因子，f j表示第j个原子的散射因子，x j,y j,z j表示第j个原子在晶体中的坐标。
2. 应用介绍X射线衍射具有广泛的应用领域，主要包括材料科学、结晶学和生物学等。
2.1 材料科学在材料科学中，X射线衍射可以用来研究材料的晶体结构、晶格畸变以及晶体的组成成分等。
通过测量X射线衍射图样的特征峰，可以确定材料的晶体结构和晶面间距，从而了解材料的物理性质和化学反应。
2.2 结晶学结晶学是研究晶体的科学，而X射线衍射是结晶学研究中最常用的方法之一。
借助X射线衍射，可以确定晶体的晶胞参数、空间群和晶胞对称操作等。
2.3 生物学在生物学中，X射线衍射可以用来研究生物大分子（如蛋白质和核酸）的结构。
通过对生物大分子晶体的X射线衍射图样进行分析，可以获得生物大分子的高分辨率三维结构信息。
这对于了解生物大分子的功能和生物化学过程具有重要意义。
X射线衍射仪的原理及应用
X射线衍射仪的原理及应用一、X射线衍射仪的原理X射线衍射仪是一种常见的分析仪器，能够通过分析物质对X射线的衍射图样，从而确定晶体结构和材料的组分。
其原理主要依据下面几个方面：1.X射线的波粒二象性根据量子力学的原理，X射线既具有波动性又具有粒子性。
在X射线衍射仪中，X射线的波动性用于解析晶体的结构，而X射线的粒子性用于测量能谱。
2.布拉格衍射定律布拉格衍射定律是X射线衍射仪中最重要的原理之一，它描述了X射线在晶体中的衍射现象。
根据布拉格衍射定律，当入射X射线束与晶体晶面平行并满足一定的入射角度时，会发生相干衍射，形成衍射图样。
3.晶体的晶格结构晶体是由周期性排列的原子或离子构成的，在晶体中存在着由无限多的晶面组成的晶格结构。
晶格结构对入射X射线的衍射图样具有直接影响，通过解析衍射图样，可以推断晶体的晶格结构。
二、X射线衍射仪的应用X射线衍射仪在科学研究和工业生产中有着广泛的应用，主要体现在以下几个方面：1.材料分析X射线衍射仪可用于材料的相分析、物相定量分析、材料的晶格参数测定等。
通过对材料的衍射图样进行解析，可以确定材料的组分、相对含量以及晶格结构等信息，为材料的研究和开发提供重要依据。
2.结构表征X射线衍射仪能够对被测样品的结构进行表征，包括晶体结构、晶格缺陷和晶格畸变等。
通过分析衍射峰的形状、位置和强度，可以获取样品的晶体结构信息，对于材料的制备和性能研究具有重要意义。
3.无损检测X射线衍射仪在工业生产中被广泛应用于无损检测领域。
通过对金属零件、焊接接头等进行X射线衍射，可以检测材料的内部缺陷、晶格变形等问题，为质量控制和产品验证提供支持。
4.药物研究X射线衍射仪在药物研究领域起到重要作用。
利用X射线衍射仪可以研究药物晶体的结构，包括药物晶型的分析、晶型转化的研究等。
这些信息对于药物的稳定性和溶解度等特性的研究具有重要意义。
三、总结X射线衍射仪作为一种分析仪器，通过利用X射线的波粒二象性和晶体的布拉格衍射定律，可以解析晶体结构和材料的组分。
x射线衍射仪的工作原理
x射线衍射仪的工作原理X射线衍射仪的工作原理是基于X射线的散射现象。
当X射线通过物质时，会与物质的原子产生相互作用，通过散射来改变其传播方向和能量。
具体工作原理如下：1. 产生X射线：X射线衍射仪使用X射线管产生X射线。
X射线管中有一个阴极和阳极，当高压施加在两个电极之间时，阴极上的电子会被加速，击中阳极，从而产生X射线。
2. 照射样品：产生的X射线通过选择性选择性照射到待测样品上。
样品中的原子核和电子会与X射线发生相互作用。
3. 散射现象：当X射线与样品中的原子相互作用时，会发生散射现象。
主要有两种类型的散射，即弹性散射和无弹性散射。
- 弹性散射（Rayleigh散射）：在弹性散射中，X射线与样品中的原子表面相互作用，改变传播方向，但不改变能量。
这种散射通常被忽略，因为它对X射线衍射仪的结果没有贡献。
- 无弹性散射（Compton散射）：在无弹性散射中，X射线与样品中的原子内部相互作用，改变了X射线的能量。
这种散射是X射线衍射仪中非常重要的现象，因为它提供了有关样品内部结构和晶体学信息的重要数据。
4. 衍射现象：当经过样品后的X射线进入到探测器时，会发生衍射现象。
衍射是由于入射X射线在样品中被散射后，不同方向上的散射波相互叠加形成的相干波的干涉现象。
5. 探测与记录：探测器将衍射产生的干涉图案转化为电信号，并通过信号处理和记录设备将其转化为可见图像或X射线衍射图谱。
这些图像或图谱可以用于分析样品的晶体结构、晶胞参数、晶体定向和有序结构等信息。
总的来说，X射线衍射仪的工作原理是通过利用X射线与样品中原子的相互作用和散射现象，来获取样品的晶体学信息和结构参数。
衍射图案的形状和强度可以提供关于样品原子排列和晶格结构的重要信息。
X射线衍射原理及应用
所用 辐射
单色辐射
样品
照相法
多晶或 样品转动或 德拜照相
晶体粉末 固定
机
衍射仪法 粉末衍射仪
劳厄法 连续辐射 单晶体 样品固定
劳厄相机 单晶或粉末 衍射仪
转晶法 单色辐射 单晶体
样品转动或 转晶-回摆 单晶衍射仪
固定
照相机
衍射仪法
X射线衍射仪是采用辐射探测器 和测角仪来记录衍射线位置及强 度的分析仪器
• 测角仪圆的工作特点:射线源,试样和探测器三
者应始终位于聚焦圆上
粉晶衍射仪对试样的要求
衍射仪试样可以是金属、非金属的块状、片状或各种粉末。 对于块状、片状试样可以用粘接剂将其固定在试样框架上， 并保持一个平面与框架平面平行；粉末试样填入试样架凹 槽中，使粉末表面刮平与框架平面一致。试样对晶粒大小、 试样厚度、择优取向、应力状态和试样表面平整度等都有 一定要求。 衍射仪用试样晶粒大小要适宜，在1μm-5μm左右最佳。 粉末粒度也要在这个范围内，一般要求能通过325目的筛 子为合适。
晶体结构周期性——立体光栅
固体包括：晶体（单晶体、多晶体）、非晶体
晶体结构：原子规则排列，排列具有周期性，或称
长程有序。有此排列结构的材料为晶体 周期性的结构可以用晶格表示 晶格的格点构成晶格点阵
确定固体中原子 排列形式是研究 固体材料宏观性 质和各种微观过 程的基础
晶体结构周期性——立体光栅
晶体中有很多的晶面族。不同的晶面族有不 同的间距，即，晶格常数，d。
靶材选取原则：
波长与样品晶格常数匹配
靶材发出的K线波长尽可能远离试样中组要元素 的K系吸收限，通常靶比试样高一个原子序数，或采用 与试样中主要元素相同的靶材元素——避免强吸收和荧 光干扰
x射线衍射仪的原理与应用
X射线衍射仪的原理与应用1. 引言X射线衍射是一种重要的物理现象，通过衍射实验可以获得物质的晶体结构信息。
X射线衍射仪是一种应用广泛的仪器，用于研究晶体结构、确定样品的晶体结构以及分析晶体中的相变现象等。
2. X射线衍射的原理X射线衍射的原理基于布拉格方程，即：nλ = 2d sinθ其中，n为入射X射线的衍射次数，λ为入射X射线的波长，d为晶面的间距，θ为入射X射线与对应晶面的夹角。
当入射X射线满足布拉格条件时，经过晶体衍射后的X射线将出现干涉，形成多种衍射图样。
这些衍射图样包含了晶体结构的信息，可以通过衍射图样的分析来确定晶体的晶格常数、晶胞结构以及晶胞内原子的排列方式。
3. X射线衍射仪的组成X射线衍射仪主要由以下三部分组成： - X射线源：产生高能的X射线，常用的源包括X射线管和同步辐射源。
- 样品支架：用于固定样品，使得X射线可以照射到样品上。
- X射线探测器：用于检测经过样品衍射后的X射线，常用的探测器包括闪烁探测器、CCD探测器和闪光点探测器等。
4. X射线衍射仪的应用X射线衍射仪在科学研究和工业生产中有着广泛的应用，以下列举了一些常见的应用领域：4.1 材料科学X射线衍射仪可以用于研究材料的晶体结构以及晶体相变的过程。
通过衍射图样的分析，可以确定材料中晶胞的尺寸、晶体的晶格类型以及晶格畸变等信息。
4.2 药物研究在药物研究中，X射线衍射仪可以用于分析药物的晶体结构，确定药物分子在晶格中的排列方式。
这对于开发合成新药以及改进药物的性能都具有重要的意义。
4.3 矿物学X射线衍射仪是矿物学研究中常用的工具之一。
通过对矿物样品进行X射线衍射实验，可以确定矿物的成分和晶体结构，帮助矿石勘探和矿石加工。
4.4 金属材料分析X射线衍射仪可以通过衍射图样的分析，确定金属材料的晶体结构和晶粒尺寸等参数。
这对于金属材料的质量控制和材料性能的改进具有重要的意义。
4.5 生物化学X射线衍射也可以应用于生物化学研究中。
x射线粉末衍射仪原理
x射线粉末衍射仪原理引言：x射线粉末衍射仪是一种常用的分析仪器，广泛应用于材料科学、化学、生物学等领域。
本文将介绍x射线粉末衍射仪的原理及其在科学研究中的应用。
一、x射线粉末衍射仪的原理x射线粉末衍射仪是通过照射样品后，测量样品中的晶体结构信息来进行分析的。
其原理主要包括两部分：x射线产生和衍射。
1. x射线产生x射线是一种高能电磁波，可以通过x射线发生器产生。
x射线发生器由阴极和阳极组成，阴极上通电产生电子，电子在阳极上撞击产生x射线。
x射线的能量和波长决定了它可以穿透的材料的性质。
2. 衍射当x射线照射到样品上时，如果样品中存在晶体结构，x射线会被晶体中的原子散射。
根据布拉格方程，散射光束在特定的角度和波长下会发生相长干涉，形成衍射图样。
通过测量衍射图样的强度和角度，可以得到样品中晶体的结构信息。
二、x射线粉末衍射仪的应用x射线粉末衍射仪在材料科学、化学、生物学等领域有着广泛的应用。
1. 材料科学x射线粉末衍射仪可以用于研究材料的晶体结构、晶格参数、晶体缺陷等信息。
通过分析衍射图样，可以确定材料的晶体结构类型、晶胞参数以及晶体质量等。
这对于新材料的开发和优化具有重要意义。
2. 化学分析x射线粉末衍射仪可以用于分析化学物质的晶体结构和组成。
通过测量衍射图样的强度和角度，可以确定化合物的晶体结构和成分，从而帮助化学研究人员进行材料的合成和分析。
3. 生物学研究x射线粉末衍射仪在生物学研究中也有重要应用。
通过测量蛋白质的衍射图样，可以确定其晶体结构，从而帮助研究人员了解蛋白质的功能和作用机制。
这对于药物研发、生物工程等领域具有重要意义。
三、总结x射线粉末衍射仪是一种常用的分析仪器，通过测量样品中的晶体结构信息来进行分析。
其原理包括x射线产生和衍射两个过程。
x 射线粉末衍射仪在材料科学、化学、生物学等领域有广泛应用，可以用于研究材料的晶体结构、化学物质的组成以及蛋白质的结构等。
通过使用x射线粉末衍射仪，科研人员可以深入研究材料和生物体的结构与性质，推动科学的发展和技术的进步。
论述x射线衍射的原理及应用
论述x射线衍射的原理及应用
X射线衍射是一种利用X射线与晶体相互作用而产生的衍射现象来研究晶体结构的方法。
其原理可以归纳为以下几点：
1. X射线的波长与晶格常数的数量级相近，因此X射线与晶体的原子相互作用较强。
当X射线入射到晶体上时，会被晶体中的原子散射，并且由于晶体的周期性排列，散射光的干涉效应会形成衍射图样。
2. 晶体中的各个晶面对X射线的散射光具有相干性，且满足布拉格衍射条件。
根据布拉格方程，当入射角、散射角和晶面间距之间满足一定关系时，会出现衍射峰，即特定方向的散射光强度增强。
3. 通过测量衍射峰的位置和强度，可以推断出晶体中的原子排列方式、晶胞尺寸和晶格常数等结构信息。
X射线衍射在材料科学、物理学和化学等领域有广泛应用：
1. 确定晶体结构：X射线衍射是确定晶体结构的重要方法，可以用于研究晶体的晶胞参数、晶格对称性和原子排列方式等信息。
2. 相变研究：X射线衍射可以用于研究材料的相变行为，例如晶体的相变温度、相变机制和相变过程等。
3. 晶体缺陷分析：通过分析衍射峰的形状和位置变化，可以研究晶体中的缺陷、畸变和应力等信息。
4. 晶体取向分析：通过测量衍射图样的方向和强度，可以确定晶体的取向信息，用于材料的定向生长和晶体学研究等。
5. 薄膜和多层结构研究：X射线衍射可以用于研究薄膜和多层结构的晶体学性质，包括晶格常数、晶面取向和晶体品质等。
总之，X射线衍射是一种重要的研究晶体结构和材料性质的方法，具有广泛的应用价值。
X射线衍射技术
X射线衍射技术X射线衍射技术是一种应用于材料科学、物理学和化学领域的重要分析方法。
它通过研究材料或化合物对X射线的衍射模式，来确定其晶体结构、晶体参数以及晶体中原子的排列方式。
X射线衍射技术不仅能够揭示物质的微观结构，还可以提供关于晶格应力、晶格畸变以及颗粒尺寸等详细信息。
本文将介绍X射线衍射技术的基本原理、应用领域以及相关仪器。
一、X射线衍射技术基本原理X射线衍射技术的基本原理源于布拉格方程。
布拉格方程表达了入射X射线与晶体晶面间距d、入射角度θ、以及衍射角度2θ之间的关系。
它的数学表达式为：nλ = 2d sinθ其中，n是一个整数，表示衍射过程中的编号，λ是X射线的波长。
通过测量X射线衍射的角度，可以根据布拉格方程计算出晶体晶面间距d，从而推断出晶体的结构特征。
二、X射线衍射技术的应用领域1. 材料科学研究：X射线衍射技术在材料科学中被广泛应用。
它可以帮助研究人员确定金属、陶瓷、玻璃等材料的晶体结构和晶格参数。
通过分析材料的衍射图像，可以评估材料的结晶度、晶体尺寸、晶格畸变以及晶格缺陷等信息，对材料的性能进行优化和改进。
2. 物理学研究：X射线衍射技术在物理学研究中有重要的应用。
例如，通过分析X射线衍射谱，物理学家可以研究晶体中电子行为、电子结构以及电子的自旋轨道耦合等性质。
这些信息对于理解材料的电学、磁学和光学性质具有重要意义。
3. 化学分析：X射线衍射技术也被广泛应用于化学分析领域。
通过对化合物的X射线衍射图谱进行定量分析，可以确定样品中不同的晶相含量、晶相纯度以及杂质的存在情况。
这对于研究样品的稳定性、反应活性以及化学反应机理等都具有重要意义。
三、X射线衍射仪器1. X射线发生器：X射线发生器是产生X射线的核心部件。
其原理基于电子注入金属靶材，当高速电子与靶材相互作用时，会产生X射线辐射。
发生器的性能直接影响到实验的分辨率和灵敏度。
2. X射线衍射仪：X射线衍射仪是对样品进行X射线衍射实验的装置。
X射线衍射仪(XRD)
X 射线衍射仪（XRD ）1、X 射线衍射仪（XRD ）原理当一束单色 X 射线照射到晶体上时，晶体中原子周围的电子受X 射线周期变化的电场作用而振动，从而使每个电子都变为发射球面电磁波的次生波源。
所发射球面波的频率与入射的X 射线相一致。
基于晶体结构的周期性，晶体中各个原子（原子上的电子）的散射波可相互干涉而叠加，称之为相干散射或衍射。
X 射线在晶体中的衍射现象，实质上是大量原子散射波相互干涉的结果。
每种晶体所产生的衍射花样都反映出晶体内部的原子分布规律。
根据上述原理，某晶体的衍射花样的特征最主要的是两个：（1）衍射线在空间的分布规律；（2）衍射线束的强度。
其中，衍射线的分布规律由晶胞大小，形状和位向决定，衍射线强度则取决于原子的品种和它们在晶胞的位置，因此，不同晶体具备不同的衍射图谱。
在混合物中，一种物质成分的衍射图谱与其他物质成分的存在与否无关，这就是利用X 射线衍射做物相分析的基础。
X 射线衍射是晶体的“指纹”，不同的物质具有不同的X 射线衍射特征峰值(点阵类型、晶胞大小、晶胞中原子或分子的数目、位置等)，结构参数不同则X 射线衍射线位置与强度也就各不相同，所以通过比较X 射线衍射线位置与强度可区分出不同的物质成分。
布拉格方程，其中n 为衍射级数图1.1 布拉格衍射示意图布拉格方程反映的是衍射线方向和晶体结构之间的关系。
对于某一特定的晶体而言，只有满足布拉格方程的入射线角度才能够产生干涉增强，才会出现衍射条纹，这就是XRD 谱图的根本意义所在。
对于晶体材料，当待测晶体与入射束呈不同角度时，那些满足布拉格衍射的晶面就会被n λ=2dsin θ检测出来，体现在X射线衍射（XRD）图谱上就是具有不同的衍射强度的衍射峰。
对于非晶体材料，由于其结构不存在晶体结构中原子排列的长程有序，只是在几个原子范围内存在着短程有序，故非晶体材料的X射线衍射（XRD）图谱为一些漫散射馒头峰。
应用已知波长的X射线来测量θ角，从而计算出晶面间距d，这是用于X射线结构分析；另一个是应用已知d的晶体来测量θ角，从而计算出特征X射线的波长，进而可在已有资料中查出试样中所含的元素。
X射线衍射原理及在材料分析中的应用
2008 年第 9 期 物理通报 知识介绍
X 射线衍射原理及在材料分析中的应用
性分析可采用未知样品衍射图谱与标准图谱比较的
方法. 定量分析中 , 根据衍射强度理论 , 物质中某相
的衍射强度 Ii 与其质量百分数 Xi 有如下关系
Ii
=
kiXi Um
式中 ki 为实验条件和待测相共同决定的常数 , Um 为待测样品的平均质量吸收系数 ,与 Xi 有关.
物相分析存在的问题主要有 :
1) 待测物图样中的最强线条可能并非某单一
相的最强线 ,而是两个或两个以上相的某些次强或
三强线叠加的结果. 这时若以该线作为某相的最强
线将找不到任何对应的卡片.
2) 在众多卡片中找出满足条件的卡片 , 十分复
杂而繁锁 ;虽然可以利用计算机辅助检索 ,但仍难以
令人满意.
2008 年第 9 期 物理通报 知识介绍
2 dsinθ = nλ 式中 d 为晶面间距 ,θ为掠射角 , n 为反射级数 ,λ为 X 射线波长.
(2) X 射线衍射的运动学理论 达尔文 (Darwin) 理论称为 X 射线衍射运动学理 论. 该 理 论 把 衍 射 现 象 作 为 三 维 夫 琅 禾 曼 ( Frannhofer) 衍射问题来处理 ,认为晶体的每个体积 元的散射与其他体积元的散射无关 ,而且散射线通 过晶体时不会再被散射. 虽然这样处理可以得出足 够精确的衍射方向 ,也能得出衍射强度 ,但运动学理 论的根本性假设并不完全合理. 因为散射线在晶体 内一定会被再次散射 ,除了与原射线相结合外 ,散射 线之间也能相互结合. Darwin 不久以后就认识到这 点 ,并在他的理论中作出了多重散射修正. (3) X 射线衍射的动力学理论 埃瓦尔德 ( Ewald) 理论称为 X 射线衍射的动力 学理论. 该理论考虑到了晶体内所有波的相互作用 , — 58 —
xrd仪器的原理及应用
XRD仪器的原理及应用1. 什么是XRD仪器？XRD仪器是一种研究材料结构的工具，全称为X-射线衍射仪（X-Ray Diffraction）。
它利用X射线入射材料表面后的衍射现象，通过记录和分析衍射图样，得到材料的结晶结构信息。
2. XRD仪器的原理XRD仪器的原理基于布拉格（Bragg）定律，即当入射X射线的波长与晶格的间距满足一定条件时，晶体会对入射X射线进行衍射。
根据布拉格定律，可以得到以下公式：$$ n\\lambda = 2d\\sin\\theta $$其中，n为衍射阶次，$\\lambda$为入射X射线的波长，d为晶格的间距，$\\theta$为衍射角。
3. XRD仪器的主要组成部分XRD仪器由以下几个主要组成部分构成：3.1 X射线源X射线源是XRD仪器中最关键的部分之一，它产生出高能的X射线，通常使用射线管（X-ray tube）作为X射线源。
射线管中包含有一个阳极和一个阴极，当高压施加在射线管上时，阴极产生的电子被加速并击中阳极，从而产生X射线。
3.2 样品支撑台样品支撑台是放置待测样品的位置，在XRD仪器中通常采用旋转支撑台，可以使样品在不同角度下进行测量。
样品支撑台的设计使得样品能够固定且精确地旋转。
3.3 X射线检测器X射线检测器是记录和测量被样品衍射的X射线的装置。
目前常用的X射线检测器包括闪烁计数器（scintillation counter）和平板探测器（flat panel detector）。
这些检测器能够测量到衍射的位置和强度，并将其转化为电信号进行分析和记录。
3.4 数据处理系统数据处理系统是将X射线检测器测量到的信号转化为衍射图样，并进行数据分析和解释的系统。
它通常由计算机和相关的数据分析软件组成。
4. XRD仪器的应用XRD仪器在材料科学、化学、地质学等领域有着广泛的应用。
4.1 材料结构分析XRD仪器可以用于分析材料的结晶结构。
通过测量样品的衍射图样，可以得到晶格常数、晶体对称性以及晶体结构等信息。
x射线衍射仪的原理
x射线衍射仪的原理
x射线衍射仪是一种用于观察物质内部结构的重要仪器，其原理基于x射线的衍射现象。
具体原理如下：
1. 产生x射线：在x射线衍射仪中，通常使用x射线管来产生x射线。
x射线管中有一个阴极和一个阳极，当阴极受到高电压激发时，会释放出高能电子。
这些电子在阳极上的金属靶上产生碰撞，从而产生x射线。
2. 准直：产生的x射线是一个由许多不同波长的电磁波构成的连续光谱。
为了让x射线能够射向样品并形成衍射图样，需要使用准直器来滤除非衍射光线，只保留所需的波长。
3. 衍射：经过准直后的x射线会照射到样品上。
样品中的原子和晶体结构会对x射线进行散射，这种散射就是衍射。
根据布拉格公式，衍射角与晶格间距和入射角度有关。
4. 探测器：x射线衍射仪上通常装有一种特殊的探测器，如闪烁屏幕或固态探测器。
这些探测器可以测量入射x射线和散射x射线之间的角度差，从而确定晶格间距。
5. 分析和解释：通过记录散射角和强度的数据，可以通过数学算法来解析和解释衍射图样。
根据不同晶体结构和晶格参数的特征，可以确定和确认样品的内部结构。
总结起来，x射线衍射仪的原理是利用x射线的衍射现象来观察并分析物质的内部结构。
通过产生x射线、准直、衍射、探
测和分析等步骤，可以获得有关样品晶格参数和晶体结构的重要信息。
X射线衍射仪工作原理操作及其应用
X射线衍射仪工作原理操作及其应用（一）工作原理X射线是利用衍射原理，精确测定物质的晶体结构，织构及应力。
对物质进行物相分析、定性分析、定量分析。
广泛应用于冶金、石油、化工、科研、航空航天、教学、材料生产等领域。
特征X射线是一种波长很短(约为20～0.06nm)的电磁波，能穿透一定厚度的物质，并能使荧光物质发光、照相乳胶感光、气体电离。
在用电子束轰击金属“靶”产生的X射线中，包含与靶中各种元素对应的具有特定波长的X射线，称为特征（或标识）X射线。
考虑到X射线的波长和晶体内部原子间的距离相近，1912年德国物理学家劳厄提出一个重要的科学预见：晶体可以作为X射线的空间衍射光，即当一束X射线通过晶体时将发生衍射，衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上加强，在其他方向上减弱。
分析在照相底片上得到的衍射花样，便可确定晶体结构。
这一预见随即为实验所验证。
1913年英国物理学家布拉格父子在劳厄发现的基础上，不仅成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构，并提出了作为晶体衍射基础的著名公式──布拉格定律：式中λ为X射线的波长，n为任何正整数。
当X射线以掠角θ（入射角的余角，又称为布拉格角）入射到某一点阵晶格间距为d的晶面面上时，在符合上式的条件下，将在反射方向上得到因叠加而加强的衍射线。
（二）操作步骤2.1开机前的准备打开循环水，检查水温是否在20摄氏度左右，上下波动范围不超过3度；室内温度在20摄氏度左右，上下波动范围不超过3度；湿度小于80%；样品放置在样品台正中间；2.2开机检查记录检查情况，填写《仪器设备使用记录》；预热30分钟，加载高压；启动电脑，打开commander软件，点击init drives按钮进行初始化，然后点击Move drives按钮驱动各个轴转动到设定的角度处；在commander软件中将设备功率设定到额定功率，铜靶40KV，40mA；钴靶35KV，40mA；设定2thet角的范围（通常范围在20°到80°）。
x射线衍射分析的原理及应用
X射线衍射分析的原理及应用1. 前言X射线衍射是一种用于研究物质晶体结构的强大技术。
本文将介绍X射线衍射分析的原理和一些常见的应用领域。
2. 原理X射线衍射是基于X射线和晶体的相互作用原理来进行分析的。
当X射线通过晶体时，会发生衍射现象。
根据布拉格定律，当入射X射线束的波长和晶格间距相等时，发生的衍射尖冲将具有最强的干涉响应。
3. X射线的产生X射线的产生可以通过两种方式实现，即X射线管和同步辐射。
3.1 X射线管X射线管通过在真空中加热金属阴极电子来产生X射线。
这些高速电子轰击阴极时会产生X射线。
X射线束可以通过调节电压和阴极材料来选择出不同的波长。
3.2 同步辐射同步辐射是通过将电子束加速到几近光速并使其通过磁场曲线运动来产生的，这样产生的高能量粒子会产生强烈的辐射，其中包括X射线。
4. X射线衍射仪X射线衍射仪是用于测量和分析X射线衍射模式的仪器。
它由X射线源、样品台、衍射次级仪和X射线检测器组成。
4.1 X射线源X射线源是一个用于产生X射线束的装置。
常见的X射线源有X射线管和同步辐射装置。
4.2 样品台样品台用于支撑待测样品。
它通常可以旋转以不同的角度来调整测量条件。
4.3 衍射次级仪衍射次级仪用于调整和聚焦X射线束，以便能够更好地与样品相互作用。
4.4 X射线检测器X射线检测器用于测量和记录经过样品衍射后的X射线强度。
常见的检测器包括点状检测器和区域检测器。
5. 应用领域X射线衍射分析在许多领域中都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：5.1 材料科学X射线衍射在材料科学中被广泛用于研究晶体结构、材料相变、晶体畸变等。
通过分析X射线衍射图谱，可以推断出材料的晶体结构、晶格参数和晶体缺陷等信息。
5.2 药物研发X射线衍射在药物研发领域中被用于确定分子和晶体的三维结构。
通过分析X 射线衍射图谱，可以确定药物分子的空间排列方式，从而帮助科学家设计出更有效的药物。
5.3 矿物学X射线衍射在矿物学领域中常用于矿石的鉴定和矿石含量的测量。
x射线衍射法的原理及应用
x射线衍射法的原理及应用1. 引言x射线衍射法是一种重要的材料表征方法，广泛应用于材料科学、化学、物理等领域。
通过分析材料中x射线的衍射模式，我们可以了解材料的晶体结构、晶格参数以及原子排列方式等信息。
本文将介绍x射线衍射法的基本原理，并探讨其在材料科学领域的应用。
2. 基本原理x射线衍射法基于布拉格方程，布拉格方程表示为：nλ = 2d*sinθ其中，n为衍射阶次，λ为x射线的波长，d为晶面间距，θ为入射角。
利用布拉格方程，我们可以计算出不同衍射阶次的衍射角，从而得到不同晶面间距的信息。
3. 实验装置x射线衍射法的实验装置主要包括x射线源、样品支架、衍射仪和探测器等。
x 射线源可以产生足够强度的x射线，常用的有x射线管和同步辐射等。
样品支架用于固定待测试的材料样品。
衍射仪是一个重要的元件，它包括衍射光束的准直和入射角的调节等功能。
探测器主要用于测量衍射光强，在常见的x射线衍射实验中，探测器主要采用电子传感器。
4. 测量步骤进行x射线衍射实验时，我们需要按照以下步骤进行： 1. 确定合适的x射线源，并调节其参数，包括波长和强度等； 2. 准备待测试的材料样品，并固定在样品支架上；3. 调节衍射仪，使得x射线入射角和晶体的布拉格角匹配；4. 启动探测器，测量不同衍射角度下的衍射光强； 5. 分析并处理测量结果，得到材料的晶体结构和晶格参数等信息。
5. 应用领域x射线衍射法在材料科学领域有广泛的应用，具体包括以下几个方面： - 材料的晶体结构分析：通过测量材料的衍射图样，我们可以反推材料的晶体结构，包括晶胞大小、晶胞对称性等信息。
- 晶格参数测量：通过分析衍射图样中不同衍射峰的位置和强度，我们可以计算出材料的晶格参数，例如晶面间距、晶格常数等。
-相变与晶体缺陷研究：通过观察材料在不同条件下的衍射图样变化，我们可以研究材料的相变行为以及晶体缺陷的存在与分布情况。
- 薄膜表征：对于具有薄膜结构的材料，x射线衍射法可以提供薄膜的厚度、结晶度和晶面取向等信息。
x射线衍射仪在材料研究中的应用
一、概述随着科学技术的不断发展，材料研究逐渐成为科学研究的重要领域之一。
而在材料研究中，x射线衍射仪作为一种重要的分析仪器，发挥着重要作用。
本文将从x射线衍射仪的工作原理、应用范围、优势以及发展前景等方面进行深入探讨。
二、x射线衍射仪的工作原理1. x射线的发现与性质x射线是一种能够穿透物质的电磁辐射，具有波长短、能量高的特点。
1895年，康拉德·伦琴通过对阴极射线的研究发现了x射线，并对其性质进行了初步研究。
2. x射线的发射与衍射当x射线照射到晶体表面时，由于晶格结构的存在，x射线会发生衍射现象。
根据布拉格方程，可以计算出衍射角度和衍射强度，从而获取有关晶体结构的信息。
3. x射线衍射仪的基本构成x射线衍射仪由x射线源、样品台、衍射仪和探测器等部件组成。
x射线源发出x射线，照射到样品上后发生衍射，并由探测器检测衍射信号，从而得到样品的结构信息。
三、x射线衍射仪的应用范围1. 材料表征x射线衍射技术可以用于材料的晶体结构分析、晶粒尺寸测定、残余应力分析等方面，为材料研究提供了重要的实验手段。
2. 药物研究在药物研究领域，x射线衍射技术可以用于药物晶型的鉴定和结构分析，为药物的研发和生产提供了核心技术支持。
3. 矿物分析x射线衍射技术可以用于矿物的成分分析和晶体结构研究，为矿产资源的开发和利用提供了重要的技术手段。
四、x射线衍射仪的优势1. 高分辨率x射线衍射仪具有高分辨率的优势，可以对材料的微观结构进行准确测定，为材料研究提供了重要的数据支持。
2. 高灵敏度x射线衍射仪对样品的要求较低，可以对微量样品进行分析，提高了样品的利用率和分析效率。
3. 非破坏性x射线衍射技术是一种非破坏性分析方法，可以保持样品的完整性，适用于对珍贵样品的研究和分析。
五、x射线衍射仪的发展前景1. 多功能化随着材料研究领域的不断发展，人们对x射线衍射仪的功能要求也越来越高，未来的x射线衍射仪将向多功能化方向发展，包括晶体结构分析、表面形貌观测、残余应力分析等多种功能的集成。
x射线衍射分析的原理应用
X射线衍射分析的原理应用引言X射线衍射是一种非常常用的材料分析技术，通过衍射现象来研究材料晶体结构。
本文将介绍X射线衍射分析的原理及其在各个领域的应用。
1. X射线衍射的原理X射线衍射是基于X射线与材料晶体相互作用产生的衍射现象。
当X射线经过晶体时，射线与晶体的晶格结构相互作用，并通过散射形成衍射图案。
这些衍射图案可以通过仪器进行捕捉和分析，从而得到材料的晶体结构信息。
1.1 X射线的性质X射线是一种具有高能量和强穿透力的电磁辐射。
它具有波粒二象性，既可以被看作是一种电磁波，也可以被看作是由高能量的光子组成的粒子流。
1.2 晶体结构与衍射晶体是由具有规则排列的原子、离子或分子组成的物质。
晶体的结构可以通过X射线衍射来研究。
当入射X射线与晶体结构相互作用时，根据布拉格法则，会出现衍射现象。
衍射是X射线通过晶体后，由于晶体的周期性结构而产生的干涉效应。
1.3 衍射图案的分析通过收集并分析衍射图案，可以推断出晶体的晶格常数、原子位置、结构类型等信息。
常用的分析方法包括粉末衍射法、单晶衍射法等。
2. X射线衍射分析的应用2.1 材料科学X射线衍射在材料科学领域有着广泛的应用。
它可以用于研究材料的晶体结构，探究材料的性质与结构之间的关系。
同时可以用于材料的相分析、缺陷检测、材料的晶体纯度等。
2.2 生物科学X射线衍射在生物科学中也有着重要的应用。
它可以用于研究蛋白质晶体结构，解析生物大分子的三维结构，从而揭示生物分子的功能和机制。
这对药物设计、疾病治疗等方面具有重要意义。
2.3 化学领域X射线衍射技术在化学领域也有着广泛的应用。
它可以用于鉴定化合物的晶体结构，分析化合物的物理性质，研究化学反应的机理等。
2.4 地质学地质学中的矿物分析也经常使用X射线衍射技术。
通过分析岩石中的矿物组成和结构，可以了解地球内部的构造和演化历史，研究地壳运动、地震活动等。
2.5 材料工业材料工业中的材料质量检测、工艺优化等也可以借助X射线衍射技术。
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毛细管测试实验原理图
薄膜X射线掠射、反射实验装置
利用GOEBEL镜得到高强度 平行光，掠射交固定，探测 器则在设置的衍射角度内扫 描。通过调整入射光入射角 可获得薄膜样品中表层及多 层样品的衍射信息，测量薄 膜的厚度可小至几埃。在薄 膜及多层膜的相分析中，入 射光以掠射角度入射，可使 薄膜衍射信息增大而衬底反 射最小。可研究薄膜相结构、 取向分析、晶粒大小、畸变 分析。
• （1） 固体内部及某些表面缺陷的研究， 聚合物和纤维中微孔的测定。 • （2） 聚合物中长周期的测定。 • （3） 聚合物/填料体系以及催化剂比表 面积的测定。
小角X射线衍射仪
摄像板（IP）X射线衍射装置
可以研究无机物、有机物、生命物质结构。最适合蛋白 质晶体以及受热或X射线照射易受损坏的样品。可以使用结 晶方位自动程序，测量前不需定结晶方位坐标。可处理晶体 点阵、劳厄对称及空间群等晶体学参数。
X射线掠射、反射衍射原理图
薄膜反射研究实验装置
利用高强度平行光束和精密单刀准直器（KEC）对入射光束准直 而不引起强度的减少，只需将样品放到精密抛光的样品负吸平台上， 即可进行粉末衍射分析和多层膜分析。
应用范围：可测量薄膜厚度、表面及界面粗糙度、密度、薄层次序、 薄膜结晶完整性、结晶状态分析研究。
XRD能开展的工作（包括高分子聚合物）
① ② ③ 物相鉴定，不同晶形的鉴定、共混物共聚物分析、 添加剂物相分析 晶胞参数的精密计算 结晶化度、晶粒大小与畸变
④ Rietvild结构分析、定量分析
⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 取向度 长周期 颗粒尺寸分布 不同温度条件下，物相的变化
X射线衍射物相分析
•谱图基线的检索 匹配 不需要寻峰 •数据库 支持ICDD、 ICSD •各种检索条件的 补充
。
为了解高温加热中的样品晶 体结构变化或各种物质互相 溶解度得变化（状态图）等， 而安装在测角仪上改变温度 环境的实验装置。温度25度 到1500度变化。
应用：金属、半导体薄膜层、 玻璃、大分子上的蒸镀膜、 金属表面的残余应力状态分 析。金属、陶瓷等状态图制 作、结晶度测定、晶格常数 变化、熔融样品析出相的检 出等。
・主要/少量/微 量成分
・针对晶格常数 发生变化的样品
精确测定晶格常数
晶胞常数精密化结果
晶胞常数关系图
衍射多重峰的分离
•谱图函数 ・PseudoVoigt ・PearsonⅦ
•初期峰值 参照PDF数
据
（可以手动 设定峰位）
测定晶粒大小和晶格畸变
根据Scherrer法求晶粒大小
根据Hall法求晶粒大小与畸变
X射线透射测试装置原理图
毛细管实验测试装置
毛细管技术特别使用于微量样品、有择优取向样品、对 空气敏感样品等分析。如物相分析、点阵常数测定、精细 结构分析等，其衍射花样的质量远优于用常规的测量技术 所得的结果。配用Goebel镜、位敏探测器（质量的衍射图象
X射线管和探测 器同时转动，适合 测量液体、松散粉 末、大样品、文物 及高低温、化学反 应、压力等所有样 品不能牢固固定的 样品
测角仪大样品测试附件
不规则样品测试原理图
X射线透射实验装置
投射反射自由切换，样品可以旋转，配置薄膜样品架 可以夹微量粉末测试。纤维样品直接测试，聚合物择 优取向、聚合物分子各向异性的研究等。
各种实验方法应用软件功能
• • • • • • • • • 系统控制管理与数据采集软件 EVA基本数据处理软件 无标样晶粒尺寸和微观应变测定 SEARCH物相检索软件（可有效的检索多相样品中重叠峰、择优 取向、微量相中的物相，PDF2。 DQUANT物相定量分析，包括多种常规定量分析方法，如内标法、 外标法、直接对比法，可做结晶度测定。 Crysize用 Warren-Averbach Fourier分析法和单峰法进行镶嵌尺寸 （晶粒大小）和微观畸变（微关应力）的测定。 Index用做粉末衍射花样的指标化和点阵参数测量，包括分析法和 尝试法等。 Metric可对所有晶系粉末样品进行点阵参数精确测定。 Stress用做试样和实物构件残余应力测定，含有Omega 模式和 Psi 模式。
X射线衍射仪工作原理图
德国布鲁克X射线衍射仪
垂直式测角仪
垂直X射线测角仪
可以研究金属和非金属的原子结构、晶型、 晶粒尺寸、微观畸变、相变、固溶体、薄膜、 晶体方向、结晶度、相定量、结晶状态、晶胞 尺寸变化等
垂直测角仪光学原理图
• 1、 利用布拉格衍射峰位、峰形及峰强度分析 • （1） 晶体及相结构的分析。包括晶体及相结 构的测定解析，谱线指标化及晶系的测定，化 合物物相的定性和定量分析，相变的研究，薄 膜的结构分析，结晶形态的研究等，此类分析 是最常用。 • （2） 晶体取向和织构的分析 • 其中包括晶体定向，解理面、惯析面的测定， 晶体生长的形变研究，材料织构的测定和分析、 极图、反极图以及取向分布函数（ODF）的测 定等。
蛋白质晶体结构立体图
影象板单晶自动X射线结构解析装置
分子晶体结构测试结果数据图表
有机晶体结构模型
有机晶体结构模型
样品：polyoxotungstoeuropate 分子式：(Eu(BW11O39)(W5O18) 样品尺寸：0.10X0.10X0.10mm 分子量：4840.67 空间群：PI X射线源： MO靶 测试温度：173K
测角仪光学系统变换
X射线衍射仪软件系统
各种实验方法应用软件及功能
• Texture用做控制极图，包括schulz反射法 和decker透射法。用步 进扫描采集数据后，做扣除背底、吸收及散焦修正、并做归一化 处理，绘制出极图。 • ODF 取向分布函数（ODF）织构定量分析软件是在Texture 数据 处理基础上，由完整和不完整极图数据用球谐级数展开法做ODF 分析，可绘制任意HKL极图和反极图。 • TOPAS 是新一代Rietveld分析软件，用做粉末衍射花样拟合精修 晶体结构与解结构。在单晶样品无法制备时，用粉末样品进行晶 体结构分析。可进行全谱拟合的无标定量分析，嵌镶尺寸和晶格 畸变的测定。 • HRXRD 用于高分辨X射线衍射，模拟及数据处理，分析单晶外延 膜的结构特征，如晶格常数、点阵错配、化学组分等分析。 • REFSIM用于分析薄膜的厚度、密度、表面与截面的粗糙度等。
织构及应力测试实验装置
闭环尤拉环主要用于织构研究，开环及四分之一圆尤拉环用于织构及 应力测试等。织构测量中，可用反射法和透射法采集数据，测绘完整 极图及不完整极图。根据极图数据，用级数展开法进行ODF（取向分 布函数）分析。此外还可以做大晶片分析、高分辨衍射、薄膜分析、 常规粉末衍射等。
高温衍射实验装置
X射线衍射仪功能与应用
线恒泽
哈工大材料学分析测试中心
从X射线衍射、散射可以得到下列信息
衍射图形的特征 衍射峰的位置、强度 衍射峰的宽度 相关信息 定性分析・ 結晶構造 晶粒大小 結晶的完整性（原子・ 晶格的配列） 广 高次衍射的強度減衰 衍射峰强度与样品方向的关系 角 衍射峰角度与样品方向的变化 非晶質图谱・ 結晶質峰的強度比 非晶質图谱的強度分布 周期性峰的位置 小 方向性 展宽情况 角 直射峰的展宽・ 強度分布 結晶性・ 原子的熱振動 結晶方位的偏差（集合組織・ 配向） 残留应力測定 結晶化度 径向分布函数（非晶的结构解析） 周期構造的周期 配向性 完全性 颗粒尺寸分布分析
Rietveld解析
通过X射线衍射谱图 点阵参数，结构含量，原子位置 的精密化
日本理学公司18KWX射线衍射仪
应用领域： 板材金属集合组 织评价，陶瓷、 大分子化合物取 向，薄膜晶体优 先方位评价，金 属陶瓷材料残余 应力测试，金属 氧化、氮化、表 面各种镀层表面 结构分析研究。
多功能测试装置
1、粉末衍射 2、极图衍射（反射法，透射法） 3、应力测试（并倾法、侧倾法）、4、薄膜测试（样 品面内旋转）、5、定量测试（样品面内旋转）
X射线衍射的原理
Bragg的衍射条件 2d sinθ = nλ
波長 l
q
晶格面间距离 d
q
X射线衍射图谱
气体 液体 非晶 晶体
強 度 角度 強 度 角度 強 度 角度
多晶的X射线衍射
峰位置 晶面間距d → 定性分析 点阵参数 d的变化 → 残余应力 固溶体的分析 衍射峰的有無 → 結晶态与非晶态的判定 半宽值 結晶性 晶粒大小 晶粒畸变 样品方向与強度変化（配向） 集合組织 纤维组织 极图 非晶态积分強度 結晶化度 結晶态积分強度 定量分析
X射线微区衍射实验装置
具有位置灵敏探测器和独特的三轴摆动机构的微区 衍射专用测角仪，可进行高精度、高灵敏度的测试，进 行微区定性分析、定量分析、点阵参数、晶粒尺寸与畸 变、颗粒尺寸分布、结晶度等测试分析。微区尺寸30微 米。
X射线小角广角衍射仪
可进行长周期、微粉粒径分布、结晶度、 取向度等。
• 3.1 利用小角度散射强度分布分析 • （1）微小散射区（超细粉末粒子或微孔）形 状、纳米颗粒大小和分布的测定。如回转半径 的测定，孤立体系的散射和散射体的尺 寸、 形状的平价、粒子界面结构的表征。 • （2） 高分子和生物大分子的研究。例如高分 子溶液分子量和分子量分布测定，溶液中高分 子线团尺寸和形状的测定，聚合物的形变和结 构，结晶聚合物的形态结构，嵌段聚合物微相 分离以及离聚物中离子聚集体的结构、生物组 织的结构的测定。 •
• （3） 点阵参数的精确测定 • 其中包括固熔体组分和类型的测定，固熔体相 组分的定量分析，固熔体的固熔度的测定，宏 观弹性应力和弹性系数的测定，热膨胀系数和 压缩系数的测定，晶体原子间距大小，键能大 小、密度、晶胞体积、熔点的测定，半导体等 材料的配比，表面错配度，膜厚的测定等。 • （4） 衍射线形的分析 • 其中包括晶粒大小和嵌镶块尺寸的测定，冷加 工形变的研究及微观应力的测定，有序度及结 晶度的测定，变形金属结构的测定，晶体点阵 应变的测定，疲劳过程中材料显微结构变化的 研究等。 •