晶体定向和晶体学符号

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法线
c b O a
邻近两平行晶面间的垂直距离称为 晶面间距; • 从原点作(h k l)晶面的法线; • 法线被最近邻的(h k l)面所交截 的距离即是晶面间距。

*
• 立方晶系晶面夹角
晶面夹角 —— 晶面法线之间的夹角
晶面与 晶面的夹角为
• 立方晶系中晶向 [h k l] 与晶面 (h k l) 垂直
OP在a1, a2, a3轴的垂直投影OA, OB, OC
t= -( u+v ) OA+OB=-5/2+(-1)=-7/2=-OC 满足:
还可以证明: OA+OB+OC=3/2 OP 求密布氏指数首先求出晶向上任一结点 在四轴的垂直投影; 然后将前3个指数分别乘以2/3; 再和第四个数值化为最小整数即为密布 氏指数。 -5/2, -1, 7/2, 0,晶向指数为[5270]
u: v: w = k1 l1 k2 l2 l1 h1 : : l2 h2 h1 k1 h2 k2
※ 由2个晶带确定同属于这2个晶带 [u1v1w1]和[u2v2w2]的晶面指数(hkl) :
h: k: l = w1 u1 v1 w1 : : w2 u2 v2 w2 u1 v 1 u2 v 2
晶面间距
晶格常数为: a < > b < > g < > 90 °, a < > b < > c
二、晶体的四轴定向---六方晶系晶体定向
六方晶系四轴定向水平轴的安置
晶格常数为: a = b = 90°, g =120°, a = b < > c

选择唯一的高次轴作为直立结晶轴c轴,在垂直 z 轴的平面内选择三个相同的、即互成120°交 角的L2或P的法线,或适当的显著晶棱方向作为 水平结晶轴,即x 轴、 y 轴以及 d 轴(u轴)。
晶面的标志---晶面指数
取某一原子为原点O,晶胞的三个基矢
为坐标系的三个轴不一定相互正交;
—— 晶格中一族的晶面不仅平行,并且相邻晶面之间的距 离相等。 —— 一族晶面必包含了
所有格点而无遗漏。

末端上的格点分别落在离原点的距离 的晶面上 —— 整数 —— 晶面间距
—— 最靠近原点的晶面 在坐标轴上的截距。
六方晶系指数及标定
密布氏晶面指数:
120° 120° • 采用4轴坐标系(a1, a2, a3, c) 。 • a1, a2, a3, 轴共面,轴间夹角120度,垂直C轴; • 晶面指数(h k i l ) 求法与密氏指数相同; • 任一平面的a1, a2, a3晶面指数关系:i= -( h+k )
晶向指数
晶向指数
确定晶向指数4步骤
1)确定坐标系,过原点作平行于欲求晶向的直线; 2)求该直线上任一点的坐标(a,b,c); 3)将此3个坐标值化成最小整数 u,v,w; 4)加以方括号,即[u v w]。
简单立方晶格的晶向标志
立方边OA的晶向 立方边共有6个不同的晶向
晶向族<u v w>
晶向族代表由对称性联系的一系列等同晶向 的组合。
• 点阵晶胞和结构晶胞都称为晶胞。
•点阵晶胞的结点代表空间点阵中的阵点位置。 结构晶胞的结点代表晶体中原子所在的位置。
晶胞的两个要素确定空间结构
(1) 大小和形状,由6个点阵常数a, b, c 以及夹角α, β, γ确定;
(2) 各个原子的位置,由原子坐标表示。
3.1
晶体定向的目的:
晶体学坐标系
原子坐标
• 以晶胞基矢为单位矢量建 立晶体学坐标系,以晶胞基 矢长度为单位,以数字表示 晶胞中原子中心所处的位置。
体心立方晶胞
面心立方晶胞
也可以将原子的位置投影到晶胞底面上,以数字 标明原子的高度;
原子坐标常在立方晶系的晶胞中使用。
3.4 晶体学符号
一、晶向符号:晶向指数
—— 在晶体中作一簇 平行的直线,这些平 行直线可以将所有的 格点包括无遗; 平行直线簇 —— 晶列
四轴定向:
四轴定向坐标系的晶面指数:
三、晶带与晶带符号
晶带:彼此间相交的晶列相互平行的(交线平行 的)晶面族的集合,即平行或相交于同一晶列的 晶面族的总称。
三、晶带与晶带符号
晶带符号:用晶带轴表示,
晶带 晶带轴——晶带中与晶面交线平行的直线,平行于晶带 中所有的晶面。 这些晶面称为共带面。
晶带定律:任一属于[u v w]晶带的晶面(h k l)(共 带面),必有(晶带方程): hu + kv + lw=0
1.等轴晶系定向 晶格常数为:
Y
a = b = g = 90 °
a=b=c
三个互相垂直的L4, Li4 或L2为 x, y, z 轴; z 轴直立,y 轴左右水 平,x 轴前后水平。 如此定向完全符合等 轴晶系几何常数的特 征,选轴原则。

2. 四方晶系晶体定向
晶格常数为:
a = b = g = 90 °
同一晶面族具有类似的指数。
{1010}: (1010), (0110), (1100) (1010), (0110), (1100)
4轴坐标晶向指数 [u v t w]
• 4轴坐标系若按3轴坐标求法,同一晶 向则有无数个不同指数。 [430]:[4300] [1030]…… t= -( u+v ) ,则只有一个指数, • 增加条件, 而且同一晶向族具有类似指数。
a=b<>c
唯一的L4或Li4为 z 轴; 相互垂直的L2, 或相互
垂直的对称面法线, 或适当的晶棱为 x, y 轴; z 轴直立, y 轴左右水平,x 轴前后水平。
3. 正交(斜方)晶系晶体定向
晶格常数为: a = b = g = 90 °

a<>b<>c
三个相互垂直的L2为 z, x, y 轴; 或L2为z轴, 相互垂直的对称面法线为 x, y 轴 z 轴直立, y 轴左右水平,x 轴前后水平
4. 单斜晶系晶体定向
晶格常数为: a = g = 90 ° b > 90 ° a < > b < > c
L2为 y 轴; 或对称面法线为 y 轴; x 轴和z轴只能 选择适当的晶棱方向。 z 轴起立, y 轴左右水平, x 轴前后向前下倾斜;
5. 三斜晶系晶体定向
• 没有合适的对称元素可供 选择作为结晶轴。只有选择 3个适当大的晶棱方向,即 选择3个相互间夹角接近于 90度的晶棱方向作为结晶轴。
• 符号相反的晶面指数只是在区别晶体的外表 面时才有意义 , 在晶体内部这些面都是等效的 。 不考虑符号相反的晶面,则
面等效的晶面数分别为:3个 表示为
面等效的晶面数分别为:6个 表示为
面等效的晶面数分别为:4个 表示为
六方晶系指数及标定
(110)
(100)
(110)
(100)
• 六方系的单胞不 能反映点阵的对称 性;
建立坐标系,简单明确地描述晶体中平面(晶面)、直线 (晶棱及晶列)的空间方位。为研究晶体的结构特性提供 定量标记。
晶体中平行直线簇 —— 晶列
晶体的定向:
在晶体中设置符合晶体对称特征或与晶体点阵参数一 致的坐标系,并将晶体按相应的空间取向关系进行安置。
晶体定向的几个基本概念
( 1 )结晶轴:晶体坐标系中的 坐标轴,需满足晶体对称性特 征。用 x 轴、 y 轴、 z 轴或 X 轴、 Y 轴、Z轴表示。
确定晶面指数4步骤
1)以各晶轴点阵常数为单位,求 晶面与三晶轴的截距m, n, p; 2)取截距之倒数; 3)化为最小整数h,k,l;
4)加以圆括号,即(h k l)。
晶面指数(Indices of Crystallographic Plane)
a/2
3/4c a/2
立方晶格的几种主要晶面标记
晶面间距与晶格常数
SUMMARY
• 晶胞选取原则
• 各晶系的定向方法
• 晶向指数 • 晶面指数 • 晶带定律 • 晶面间距与晶面夹角
23
—— 同族中其它晶面的截距是
的整数倍
的倒数是晶面族中最靠近原点的晶面的截距;
密勒指数 —— 标记这个晶面系 —— 以单胞的基矢为参考, 所得出的晶面的密勒指数, 有着重要的意义。
整数定律(有理指数定律)
• 采用整数定律证明晶面指数都是小的整数。 • 如果以平行于三根不共面晶列(晶棱)的直线作为 坐标轴,则晶体上任意两晶面在三个坐标轴上的对应 截距的系数之比为简单整数比。其倒数之比即为晶面 指数,也是小的整数。

选取晶胞的原则:
Ⅰ) 反应点阵的对称性; Ⅱ)平行六面体内的棱和角 相等的数目应最多; Ⅲ)棱与棱之间直角的数目 应最多; Ⅳ)包含阵点的点数最少。
初基晶胞与复杂晶胞
• 三个基矢构成的平行六面体称为初基晶胞。 初基晶胞包含一个阵点,只在平行六面体顶 角上有阵点。
•复杂晶胞:除在顶角外,在 体心、面心或底心上有阵点。
晶面族
z
(001)
用{h k l}表示对称性联系的一组晶面, 称为晶面族Family of planes.
y
x (100)
(010)
{110}: (110), (110), (110), (110), (101), (101), (101), (101), (011), (011), (011), (011)
如何建立不同晶系之坐标轴?
等 轴
正 方
斜 方
三 方
3.2
三轴定向
各晶系的定向方法
(Miller’s orientation) 可用于所有晶系。 选择三个不共面的坐标 轴 x, y, z安置晶体。
四轴定向(Bravais’ orientation)
适用于六方晶系。 (why?)
一个直立轴,三个水平轴。
晶带方程的应用
hu + kv + lw=0
(1) 判断一晶面是否属于某晶带。
(2)已知两晶面,求包含此两晶面的晶带符号。 (3) 求属于某两晶带的晶面符号。
晶带方程的应用
※ 由2个不平行晶面(h1k1l1)和(h2k2l2) 确定晶带轴方向指数[u v w] :
h1u +k1v + l1w=0 h2u +k2v + l2w=0
• 三个单胞拼成一个六 面柱体来研究。
六方晶系指数及标定
密氏指数:
120°
• 3轴坐标系(a1, a2, c) • 缺点:同一晶面族或晶向族,其指数不类似。 • 如,(100)和(110)属于同一晶面族, [100]和[110]属 于同一晶向族,但是从其指数上看不出来。 • 由六方系对称性可看出,很难从三轴坐标指数找出 等价面指数间的规律性。
晶体学基础
第三章
晶体定向和晶体学符号
Chapter Outline



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晶胞选取原则 晶体学坐标系 各晶系的定向方法 原子坐标 晶向指数 晶面指数 晶带指数 晶面间距与晶面夹角
晶胞及其选取原则
空间点阵按照平行六面体划 分为许多形状和大小相同的网 格,此平行六面体称为点阵晶 胞或单元晶胞(Unit cell)。
<100>: [100], [010], [001], [100], [010], [001]
面对角线OB的晶向
—— 面对角线晶向 共有12个
体对角线OC的晶向
体对角线晶向共有8个
二、晶面符号:晶面指数
—— 在晶体中作一簇平行的平面,这些相互平行、等 间距的平面可以将所有的格点包括无遗。
—— 这些相互平行的平面称为晶体的晶面
( 2 )轴角:两个结晶轴正向 之夹角。用a,b,g 表示。
结晶轴选择原则
符合晶体本身的对称 适宜的对称元素作为结晶轴
适宜的晶棱方向作为结晶轴
尽量使得晶轴之间夹角为90
晶体定向的几个基本概念
( 3 )轴单位:晶体坐标系中结晶轴的长度单位。是相应 晶体点阵中平行于晶轴的行列上相邻节点间距。用a, b, c分 别表示x轴、y轴、z轴的轴单位。 (4)轴率:结晶轴的轴单位之连比。用a:b:c 表示。 (5)晶体几何常数:轴率a:b:c和轴角a,b,g的合称。表 示晶体坐标系特征的一组参数,用以区分不同的晶系。
—— 在一个平面里,相邻晶列之间的距离相等
—— 每一簇晶列定义了一个方向 ——晶向
晶向的标志---晶向指数
三轴定向:
取某一原子为原点O,晶胞的三个基矢 —— 沿晶向到最近的一个格点的位矢 —— 一组整数
晶向指数 —— 对于单胞,也有类 似的晶向指数
• 一种表示晶体中面和方 向的符号,密氏指数(英 晶体学家Miller,1939)。
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