X射线 (多晶)衍射 技术的应用概述
多晶x射线衍射技术与应用 pdf
多晶x射线衍射技术与应用pdf
多晶X射线衍射技术是一种用于研究晶体结构、形貌和性质的实验方法。
它通过测量晶体对X射线的衍射强度，从而得到晶体中原子或分子的排列信息。
这种技术在材料科学、化学、物理等领域具有广泛的应用。
多晶X射线衍射技术的基本原理是：当一束平行的X射线射入一个多晶样品时，由于晶体中原子或分子的排列具有一定的周期性，X 射线会在不同方向上发生衍射。
通过测量衍射角度和强度，可以得到晶体的结构参数，如晶胞尺寸、原子间距离等。
多晶X射线衍射技术的主要应用包括：
1.晶体结构分析：通过测量衍射角度和强度，可以得到晶体的结构参数，如晶胞尺寸、原子间距离等。
这对于了解材料的组成和性质具有重要意义。
2.材料表征：多晶X射线衍射技术可以用于研究材料的形貌、表面粗糙度、晶粒尺寸等性质。
这些信息对于评估材料的质量和性能至关重要。
3.相变研究：通过观察材料在不同温度、压力或气氛条件下的衍射图案变化，可以研究材料的相变过程和相图。
这对于开发新型材料和优化工艺条件具有重要意义。
4.纳米材料研究：多晶X射线衍射技术可以用于研究纳米材料的结构和性质。
这对于开发新型纳米材料和优化纳米加工技术具有重
要意义。
5.生物大分子研究：多晶X射线衍射技术可以用于研究生物大分子（如蛋白质、核酸等）的结构和功能。
这对于理解生物过程和疾病机制具有重要意义。
第二章 X射线多晶衍射方法及应用
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2-Theta(°
五、Kα双线的分离
Kα双线Rachinger分离方法： 这种方法假定Kα1、Kα2双线的 衍射线形相似、底宽相等、强
度比值为2:1，双线的分离度δ
δ = 2 tanθ ⋅ Δλ / λ(弧度 )
Δλ = λ(α2 )- λ(α1 )
θ为相应的Kα的布拉格角
2d sinθ = λ
五、Kα双线及其分离
Kα双线Rachinger分离方法：
1. 首先计算出双线分离度δ ， 以δ／ｍ(ｍ为大于1的整数， 视δ大小而定，δ小时ｍ可取 1，在中等分离度情况ｍ可 取2、3， δ大时ｍ可以取大 于3)为间距将曲线底宽分为 若干等分并按0, 1, 2, 3,….., i,……n编号。
δ = 2 tanθ ⋅ Δλ / λ(弧度 )
当衍射峰轮廓光滑时，具有较高的可靠性。 但当计数波动显著，衍射峰的轮廓不光滑时，P点、ab直线、 M点及N点的确定都会带来一些随意性。
三. 衍射峰位置的正确确定
(3) 切线法 衍射峰两侧的直线部位较长时，取峰顶两侧直线部分 延长线的交点作峰位。
(4) 弦中法 以半高宽(背底线以上衍射峰高度一半处的峰宽)或2／ 3高宽、3／4高宽……的中点连线的延长线与峰的交
四、衍射强度的测定
(3)相对强度
卡片号
三强线面 间距及相 对强度
I = [ I1 ×100]取整 I1 Imax
最大面间距及其强度 可靠性标志
化学式及英文名称
实验条件
晶体学参数
物理性质
试样来源 及化学分 析数据
衍射数据(面间 距、相对强度、 面指数)
五、Kα双线的分离
由于实验中所用的Kα辐射包含Kα1、Kα2双线，它们各自产 生的衍射线形将重叠在一起，即使无物理宽化因素的标准样品 的高角度线，它们也不能完全分得开。
x射线衍射分析的原理X射线衍射分析原理及其应用
x射线衍射分析的原理 X 射线衍射分析原理及其应用导读：就爱阅读网友为您分享以下“X射线衍射分析原理及其应用”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对 的支持!X射线衍射分析摘要：X射线衍射分析是一种重要的晶体结构和物相分析技术，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。
本文简要介绍X射线衍射原理，X射线衍射仪器的结构、原理，及其在地质学、医学等自然科学领域中的应用。
前言：1895年伦琴发现X射线，又称伦琴射线。
德国科学家劳厄于1912年发现了X射线衍射现象，并推导出劳厄晶体衍射公式。
随后，英国布拉格父子又将此衍射关系用简单的布拉格方程表示出来。
到上世纪四、五十年代，X射线衍射的原理、方法及在其他各方面的应用逐渐建立。
在各种测量方法中，X射线衍射方法具有不损伤样品、无污染、快捷、测量精度高、能得到有关晶体完整性的大量信息等优点。
X射线衍射技术可以探究晶体存在的普遍性和特殊性能，使得其在冶金、石油、岩石矿物、科研、航空航天、材料生产等领域的被广泛应用。
关键词：方法，衍射，原理，应用X射线衍射仪的原理1.X射线衍射原理当X射线沿某方向入射某一晶体的时候，晶体中每个原子的核外电子产生的相干波彼此发生干涉。
当每两个相邻波源在某一方向的光程差等于波长λ的整数倍时，它们的波峰与波峰将互相叠加而得到最大限度的加强，这种波的加强叫做衍射，相应的方向叫做衍射方向，在衍射方向前进的波叫做衍射波。
光程差为0的衍射叫零级衍射，光程差为λ的衍射叫一级衍射，光程差为nλ的衍射叫n级衍射。
n不同，衍射方向的也不同。
由于常用的X射线波长约在2.5A～0.5A之间，与晶体中的原子间距(1A)数量级相同，因此可以用晶体作为X射线的衍射光栅，这就使得用X射线衍射进行晶体结构分析成为可能。
在晶体的点阵结构中，具有周期性排列的原子或电子散射的次生X射线间相互干涉的结果，决定了X射线在晶体中衍射的方向，所以通过对衍射方向的测定，可以得到晶体的点阵结构、晶胞大小和形状等信息。
多晶薄膜X-射线衍射
多晶薄膜X-射线衍射的报告，600字多晶薄膜X-射线衍射（XRD）是一种关于物体结构及相关物理性质的研究方法，广泛应用于材料学、金属学、无机化学、生物物理学、半导体物理和凝聚态物理学等领域。
本报告介绍了多晶薄膜X-射线衍射（XRD）的主要原理、工作原理、分析方法和优势。
多晶薄膜X-射线衍射（XRD）是一种基于X射线散射的技术，是利用X射线对物体内部物质构造的结构信息进行分析的方法。
它可以用来分析多种材料的层状及结构信息，其中包括多晶表面形状、多晶结构参数、晶面的角度、塑料的塑性参数等。
此外，多晶薄膜X-射线衍射（XRD）技术还可用来研究物质的分子结构、电子层析、结构性能、表面性能等。
工作原理是X射线照射到晶体表面上，由于晶体结构的不同，X射线在晶体表面会产生折射和反射，从而产生X-射线衍射图案。
使用X射线衍射仪，可以测量反射极大亮度和反射极大位置，分析晶体结构，得到X-射线衍射曲线。
分析方法也叫X-射线衍射分析方法，该方法可以通过测量X-射线反射极大亮度和位置，分析物质的晶体结构，推断物质的粒子尺寸、层结构、结构化学成分、结构参数等信息。
此外，它还可以用来研究多晶体表面形状、塑料的塑性参数、半导体材料的电子特性、生物材料的吸收光谱、分子结构以及环境效应等物理性质的结构信息。
多晶薄膜X-射线衍射（XRD）技术的优势在于具有灵敏、快速、准确的检测特点，是一种非破坏性的实验检测方法，可以检测物质的细微变化，且操作简便，完全可以通过计算机控制。
综上所述，多晶薄膜X-射线衍射（XRD）技术是利用X射线对物体结构进行分析的有效方法，具有快速、准确、非破坏性等优势。
该技术可用于分析多晶表面、多晶结构及其他物质的结构信息，提高了物质构造分析的精准性和效率。
多晶x射线衍射的应用原理是什么
多晶x射线衍射的应用原理是什么1. 引言多晶X射线衍射（Poly-crystalline X-ray diffraction）是一种重要的材料表征技术，广泛应用于材料科学、化学、地质学等领域。
本文将介绍多晶X射线衍射的应用原理及其在材料表征中的重要性。
2. 多晶X射线衍射的原理多晶X射线衍射原理基于X射线与多晶体结晶格之间的相互作用。
当X射线照射到多晶体上时，由于多晶体中存在不同晶向的晶粒，X射线将被晶粒中的晶面衍射。
每个晶面都可以被视为反射X射线的光栅，产生特定的衍射图案。
3. 多晶X射线衍射仪器多晶X射线衍射实验通常采用X射线衍射仪来进行。
X射线衍射仪主要由X射线源、样品台、衍射加倍器和探测器等组成。
X射线源发射出高能X射线束，经过样品后形成衍射图案。
衍射图案经过衍射加倍器放大后被探测器捕获，最终通过数据处理得到样品的晶体结构信息。
4. 多晶X射线衍射的应用多晶X射线衍射在材料表征中有着广泛的应用。
以下列举了一些常见的应用场景：•晶体结构分析：多晶X射线衍射可以通过分析衍射图案的位置和强度，得到材料的晶体结构信息，如晶格常数、晶胞参数等。
这对于理解材料的物理、化学性质具有重要意义。
•晶体缺陷研究：通过研究衍射图案中的缺陷点、峰形和峰宽等信息，可以获得材料中的晶格缺陷（如位错、晶体界面等）信息。
这有助于理解材料的力学性能和热学性质。
•相变研究：多晶X射线衍射可以用于研究材料在温度、压力等条件下的相变行为。
通过观察衍射图案的变化，可以确定相变温度、相变的机理等。
•晶体取向分析：多晶X射线衍射可以用于测定材料中晶粒的取向信息。
通过测量不同方向上的衍射强度，可以分析材料中晶粒的取向分布、晶粒生长方向等。
•相对定量分析：多晶X射线衍射还可以用于相对定量分析材料中各个晶相的含量。
通过测量不同晶相的衍射强度，可以计算各个晶相的相对含量。
5. 结论多晶X射线衍射是一种重要的材料表征技术，可以用于获取材料的晶体结构、晶格缺陷、相变行为等信息。
第四章X射线的多晶衍射分析及其应用
一接收衍射；德拜法中底片是同时接收衍射。
4.1 X射线衍射仪
❖ 衍射仪法使用更方便，自动化程度高，尤其是与计算机 结合，使衍射仪在强度测量、花样标定和物相分析等方 面具有更好的性能。
❖ 基本构造：
X射线发生器 测角仪—最为重要，核心部件 辐射探测器 记录单元 附件（高温、低温、织构测定、应力测量、试样旋转）等
光栏作用：限制照射到样品光束的大小和发散度。
承光管包括：小铜管、黑纸、荧光纸、和铅玻璃。 黑纸可以挡住可见光到相机的去路，荧光纸可显示 X射线的有无和位置，铅玻璃则可以防护X射线对人 体的有害影响。
承光管作用：①检查X射线对样品的照准情况；② 将透过试样后入射线在管内产生的衍射和散射吸收， 避免射线混入样品的衍射花样，影响分析。
❖ 它表示晶面间距变化时引起衍射线条位置相对改变 的灵敏程度。
4.1 X射线衍射仪
❖ 定义：利用X射线 的电离效应及荧 光效应，用辐射 探测器来测定记 录衍射线的方向 和强度。
4.1 X射线衍射仪
与德拜法的区别： ❖ 首先，接收X射线方面衍射仪用辐射探测器，德拜
法用底片感光； ❖ 其次衍射仪试样是平板状，德拜法试样是细丝。衍
六、德拜相的指数标定
❖ 在获得一张衍射花样的照片后，我们必须确定照片 上每一条衍射线条的晶面指数，这个工作就是德拜 相的指标化。
❖ 进行德拜相的指数标定，首先得测量每一条衍射线 的几何位置（2θ角）及其相对强度，然后根据测 量结果标定每一条衍射线的晶面指数。
六、德拜相的指数标定
❖ 完成测量后，可以获得衍射花样中每条线对对应的2θ角， 并根据布拉格方程求出产生衍射的晶面面间距d。
X射线衍射原理及应用介绍 材料力学毕业论文
X射线衍射原理及应用介绍摘要：本文章表述了X射线衍射仪原理及应用，为的是更好点的运用X射线衍射仪，学以致用。
也可以运用到相关的仪器上。
关键词：X射线检测仪；X射线；晶体作者简介：迟娅楠（1988-），女，黑龙江省伊春市人，08级物理与电气信息工程学院学生0 引言X射线检测仪是利用X射线的穿透能力，在工业上一般用于检测一些眼睛所看不到的物品内部伤，断，或电路的短路等。
比如说检测多层基板内部电路有无短路，X射线可心穿透基板的表面看到基板的内部电路，在X射线发生器对面有个数据接收器，自动的将接收到的辐射转换成电信号并传到扩张板中，并在电脑中转换成特定的信号，通过专用的软件将图像在显示器中显示出来[1]。
1 X射线衍射原理特征X射线及其衍射 X射线是一种波长很短(约为20～0.06 nm)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(10^(-8)cm)相近，1912年德国物理学家劳厄(M.von Laue)提出一个重要的科学预见：晶体可以作为X射线的空间衍射光栅,即当一束 X射线通过晶体时将会发生衍射；衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上增强、而在其它方向上减弱；分析在照相底片上获得的衍射花样，便可确定晶体结构。
这一预见随后为实验所验证。
1913年英国物理学家布拉格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)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：d=λθn2⑴sinλ为X射线的波长，衍射的级数n为任何正整数[2]。
当X射线以掠角θ(入射角的余角，又称为布拉格角)入射到某一具有d点阵平面间距的原子面上时,在满足布拉格方程时，会在反射方向上获得一组因叠加而加强的衍射线。
第4章 X射线的多晶衍射分析及其应用
4
4．1．2计数器
计数器：是X射线仪中记录衍射相对强度的重要器件。 组成：由计数管及其附属电路组成。 分类：正比计数器
闪烁计数器 锂漂移硅Si（Li）计数器 位敏计数器等。 1．正比计数器
图4-6 正比计数管的结构及其基本电路
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计数管 组成：阴阳两极、入射窗口、玻璃外壳以及绝缘体。 阴极：金属圆筒 阳极：金属丝 窗口：铍或云母等低吸收材料制成 注意：1）阴阳两极间由绝缘体隔开，并加有600～900V直流电压；
第四章X射线的多晶衍射分析及其应用
4．1 X射线衍射仪
DX-2000（卧式） DX-2500（立式）
附件
组成：主要由X射线发生器、测角仪、辐射探测器、记录单元及附件（高
温、低温、织构测定、应力测量、试样旋转等）等部分组成。
核心部件：测角仪
1
B B
A
O
O
O
O
(hkl)
(hkl)
衍射锥
2）阴阳两极共轴，并同罩于玻璃壳内； 3）壳内为惰性气氛（氩气或氪气）。 计数器的原理:
X衍射线→进入金属筒内→惰性气体电离→产生的电子在电场作 用下向阳极加速运动→高速运动的电子又使气体电离→连锁反应即雪 崩现象→出现一个可测电流→电路转换→计数器有一个电压脉冲输出。
电压脉冲峰值与X光子的强度成正比，反映衍射线的相对强度。
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4．1．4 X射线衍射仪的常规测量
1．试样 2．实验参数 1）狭缝宽度
通常狭缝光栏K和L选择同一参数（0.5或1），而接受光栏F在保证衍射 强度足够时尽量选较小值（0.2mm或0.4mm），以获得较高的分辨率。
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☆ 实验条件的差别，线条强度仅供参考，卡片上弱线条被测花样
可不出现，但花样上的线条卡片上必须有。 ☆ 被测物所用辐射比卡片短时，可出现卡片没有的小d值线条。
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5.2 织构测定
多晶材料经不同处理后，晶粒取向可能不再呈统计分布，而是呈 现出某种程度的规律性。晶粒取向的这种规律性分布称为择优取向， 具有择优取向的组织即是织构。 丝织构： 晶粒以某一方向〈uvw〉倾向于与材料某一特征外观方向平 行。以〈uvw〉表示。
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织构的表示方法 ★ 取向分布函数（图） 晶粒取向是指晶粒相对其所在材料的取向。 以材料外观特征方向 (如轧向、横向和轧面法线)为轴建立参照 坐标架OABC。 以晶轴OXYZ为参照坐标架固定在晶粒上代表晶粒取向。 为表示晶粒取向，即OXYZ相对于OABC的取向，用三个参数 (ψ、θ、φ)表示。 晶粒的每一取向，均用一组参数(ψ、θ、φ)表示。 以ψθφ为坐标轴，建立直角坐标系Oψθφ，则晶粒的每一取 向均可在此图中用一点表示，将材料所有晶粒的取向均标于图中， 即为该材料的取向分布图。（ODF图） 如
001100 0011 1 0
在(0°,0°,0°)点； 在(0°,0°,45°)点等。
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面一为 图般便 。做于 成分 恒析 ， 或 恒 图 截
ψ
ODF φ
冷轧含磷钢板ODF图，恒ψ截面
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★ 极图 表示的是试样中各晶粒任一选定的｛HKL｝面的法向在试 样空间的(以材料外观特征方向OABC为参照坐标系)分布。
后五线按强度排出，强度分十级用脚标。
有强度脚标的八个d值、物质名称、卡片号。 按八数组第一值递减分成若干小组，d值范围 印在页眉。如 3.49-3.45Å，3.44-3.40Å
索 引
字 母 索 引
按物质英文名的字母顺序编排。 名称、化学式、三强线的d值及强度、卡片号。
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定性物相分析的步骤： 1. 2. 3. 4. 5. 测衍射花样，求d值，强度分五级(最强、强、中、弱、最弱)； 按d值递减为序，列出全部被测物花样的d值； 将数据改排， 在2θ＜90°内三强线先排，其余按强度递减跟上； 查数字索引，按d1找可能卡片的小组，按d2找可能的卡片号； 将可能相的卡片与被测花样数据仔细对照，最吻合者即为被测物。 ☆ 分析时要考虑实验误差，允许d值±0.01d
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★ 反极图
以晶轴OXYZ为参照坐标系，以各晶粒的某一特征外 观方向在晶体学空间的分布，来表示织构。
由于晶 体的对称性， 反极图一般只 绘出晶体学空 间的无对称子 空间部分。 Al-Li合金棒轴反极图
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★ 极图的测绘
透射法 试样厚约 0.03～0.1mm， 探测器固定在2θhkl处， α转动自N到接近探测器， β转动360°。 只能探测90°至接近θhkl的 极图外围部分。
按试样特征外观建立坐标架OABC， 晶面法向用极角 和辐角 表示。
用极密度定量表示 ｛HKL｝法向分布
V/V q hkl , K q sin
无织构时在所有方向 的极密度均为1。
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以OABC的O点为球心作球面，以等值线标出所有方向的｛hkl｝ 极密度值，所成球面图表示了试样中｛hkl｝法向（极密度）的分布。 为方便构绘和交流，用极射赤面投影将球面投影到OAB平面，此 平面即为试样的｛hkl｝极图
1 12
001
010
立方系 1111 1 2
取向的｛100｝极图
1 00
100
111
010
● 1111 1 2 ○ 111112
00 1
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■
■
▲
▲ ▲ ■ ■
▲ ▲ ▲ ■
● ｛111｝〈112〉 ■ ｛100｝〈110〉 ▲ ｛112｝〈110〉
冷轧纯铁｛100｝极图
84年后
83年前
8. 质量标志 （★ 最可信 ；i 次之； ○ 稍差；C 计算值） 9. 衍射线的 hkl 及 I/I1 值
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43 → 卡片批号，1455 → 该批序号
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为便于在数万张卡片中挑出某些有意义的卡片与被测花样对 照，卡片集备有索引。 数 字 索 引 以花样八强线的d值编制而成。 前三线为特征线，2θ＜90°中取。
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卡片号
质量标志
1. 卡片号 5. 晶体学数据 2.3. 物相名 6. 光学数据 4. 实验条件 7. 试样参考资料
卡片号 物相名 实验条件 晶体学数据 光学数据 试样参考资料 衍射线的 hkl 及 I/I1 值 质量 标志
物相名 实验条件 晶体学数据 光学数据 衍射线的 hkl 及 I/I1 值 试样参考资料
5. X射线 (多晶)衍射技术的应用
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5.1 物相分析
分析依据：各物相有独具的晶体结构、特定花样 定性分析：被测物衍射花样与标准纯物相花样对照 定量分析：不同相间衍射线累积强度互比
建立花样（数据）库和有效率的对比程序
花样库：衍射线的面间距d和累积强度I/I1 ，附有化学、晶 体学及可供参考的信息，记录为8×13cm的卡片。 旧名为ASTM卡，现名PDF(Powder Diffiraction File)
板织构：
晶粒以某一方向〈uvw〉倾向于与材料某一特征外观方向平 行，同时还以某一晶面｛hkl｝倾向于平行材料的某一特征外观 平面。以｛hkl｝〈uvw〉表示。
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出现织构的材料宏观表现为各向异性，而充分利用各向异性，是 发挥材料性能潜力的有效途径之一。 织构的测定 通过逐个晶粒取向测定而后综合。TEM、SEM和X射线单 晶定向，用SEM的电子背散射衍射测定晶粒取向是全新的技术。 通过多晶衍射测出材料某一晶面的取向在空间的分布，再 经数据处理而得。电子衍射、中子衍射和X射线衍射测定。 X射线多晶衍射测定织构应用最广。
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探测器固定在2θhkl ， 反射法
α 转动 0°～75°，
β 转动 360° 。
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