x射线衍射仪原理
x-ray衍射仪工作原理
x-ray衍射仪工作原理
X射线衍射仪是一种利用X射线与晶体相互作用产生衍射现象，从而得到物质的结晶结构信息的仪器。
其工作原理如下：
1. X射线产生：X射线衍射仪中有一个X射线发生器，通常采用高压电极发射电子来轰击阳极材料，产生高速电子流。
这些高速电子与阳极材料的原子相互作用，产生X射线。
2. X射线入射：X射线由发射器产生后，通过准直装置使其成为平行光束，然后射向待测物质。
这些入射的X射线束可以通过调整入射角度控制和调节。
3. 晶体衍射：当X射线束与晶体相互作用时，其中的光子会与晶体的原子发生相互散射。
这种散射现象称为衍射。
晶体的晶格结构决定了衍射的结果。
不同晶体结构的物质会产生不同的衍射模式。
4. 衍射图样记录：晶体衍射的结果会通过检测器接收并记录下来。
检测器可以是铟镓锗等材料制成的能够测量光强度的闪烁晶体。
根据衍射的角度和强度，可以绘制出衍射图样。
5. 结晶结构分析：根据衍射图样，可以使用衍射方程和晶体学原理来计算和推断物质的晶体结构信息。
包括晶胞参数、晶体对称性、原子排列等。
通过上述步骤，X射线衍射仪可以用来研究和分析固体物质的
晶体结构，对于材料科学、化学、生物科学等领域都具有重要的应用价值。
x射线衍射仪 工作原理
X射线衍射仪的工作原理是基于晶体对X射线的衍射效应。
当X射线照射到晶体上时，晶体中的原子会对X射线产生散射。
由于晶体内部原子面之间的间距与X射线的波长相近，这些散射波会互相干涉，从而产生衍射效应。
在X射线衍射仪中，当X射线照射到试样上时，试样会产生衍射效应。
衍射光束被辐射探测器接收，并经测量电路放大处理后，在显示或记录装置上给出精确的衍射峰位置、强度和线形等衍射信息。
这些衍射信息可作为分析各种应用问题的原始数据。
X射线衍射仪的基本组成包括：X射线发生器、衍射测角仪、辐射探测器、测量电路和控制操作、运行软件的电子计算机系统。
通过这些组件的协同工作，X射线衍射仪能够实现对试样的衍射分析，从而获得试样的晶体结构、晶格常数等信息。
以上信息仅供参考，如有需要，建议您咨询专业技术人员。
x衍射仪原理
x衍射仪原理X衍射仪原理。
X衍射仪是一种利用X射线进行材料结构分析的仪器，它的原理基于X射线的衍射现象。
X射线是一种电磁波，具有很短的波长，因此能够穿透物质并与物质中的原子发生相互作用。
当X射线通过晶体或其他周期性结构时，会发生衍射现象，从而产生衍射图样。
通过分析衍射图样，可以得到材料的结晶结构信息，包括晶格常数、晶胞结构、原子位置等，这对于材料科学研究和工程应用具有重要意义。
X衍射仪的原理主要包括X射线源、样品台、检测器和数据处理系统。
X射线源产生高能X射线，经过准直器后照射到样品上。
样品台可以调节样品的位置和角度，使得X射线可以以不同的入射角照射到样品表面。
当X射线照射到样品上时，会与样品中的原子发生相互作用，产生衍射现象。
衍射的X射线通过检测器进行检测，并转化为电信号。
数据处理系统对电信号进行处理和分析，最终得到衍射图样和材料结构信息。
X衍射仪的原理基于布拉格定律和多普勒效应。
布拉格定律描述了衍射角和晶格常数之间的关系，即2dsinθ=nλ，其中d为晶面间距，θ为衍射角，n为衍射阶数，λ为X射线波长。
通过改变入射角和检测角，可以得到不同的衍射图样，从而确定材料的晶格常数和晶胞结构。
多普勒效应描述了X射线与原子相互作用时的能量变化，从而影响衍射图样的强度和位置。
通过分析衍射图样的强度和位置，可以得到材料的原子位置和晶体结构信息。
X衍射仪在材料科学、固体物理、化学等领域具有广泛的应用。
它可以用于分析金属、合金、陶瓷、半导体、生物材料等各种材料的结晶结构。
通过X衍射仪可以确定材料的晶格常数、晶胞结构、晶面指数、晶体缺陷、晶体取向等重要参数，为材料的制备、加工和性能研究提供重要的结构信息。
同时，X衍射仪还可以用于研究材料的相变、应力分布、晶体生长机制等现象，为材料科学的基础研究和工程应用提供支持。
总之，X衍射仪是一种重要的材料结构分析仪器，其原理基于X射线的衍射现象。
通过X衍射仪可以得到材料的结晶结构信息，对于材料科学研究和工程应用具有重要意义。
x射线衍射仪的原理及应用实验报告
x射线衍射仪的原理及应用实验报告1. 引言x射线衍射仪是一种常见的科学实验设备，用于研究材料的晶体结构和晶体学性质。
本实验报告旨在介绍x射线衍射仪的原理和应用。
2. 原理x射线衍射仪的原理基于x射线通过晶体产生衍射现象。
当x射线穿过晶体时，与晶体中的原子发生作用，产生衍射图样。
根据衍射图样，可以推断晶体的晶体结构和晶胞参数。
x射线衍射的原理可以用下列公式描述：2dsinθ = nλ其中，d是晶体的晶面间距，θ是x射线入射角度，n是衍射级数，λ是x射线波长。
通过测量衍射角度以及已知的波长和衍射级数，可以计算出晶体的晶面间距。
3. 实验步骤本实验使用x射线衍射仪进行实验，以下是实验步骤：1.准备样品：选择一个单晶样品或者多晶样品，将其固定在样品台上。
2.调整仪器：调整x射线衍射仪的位置、角度和焦距，确保x射线能够准确地照射到样品上。
3.测量衍射角度：将样品台转动，使得x射线通过样品，观察衍射图样，并使用角度测量仪测量衍射角度。
4.计算晶面间距：根据测量得到的衍射角度、已知的波长和衍射级数，计算晶体的晶面间距。
5.分析结果：根据实验结果，分析样品的晶体结构和晶胞参数。
4. 应用4.1. 材料科学x射线衍射仪在材料科学研究中发挥着重要的作用。
通过衍射图样，可以了解材料的晶体结构和晶胞参数，进而研究材料的物理和化学性质。
例如，可以通过x射线衍射仪研究新型材料的晶体结构，以发现其特殊的物理性质。
4.2. 药物研发在药物研发领域，x射线衍射仪被广泛用于研究药物的晶体结构。
通过了解药物的晶体结构，可以了解药物的稳定性、溶解性、活性以及药物与受体的相互作用方式等，为药物设计和研发提供重要的指导。
4.3. 新能源材料x射线衍射仪也被用于研究新能源材料的晶体结构。
通过研究材料的晶体结构，可以了解材料的电子结构和离子导电性能，为新能源材料的研发提供重要的理论依据。
5. 结论x射线衍射仪是一种重要的实验设备，利用x射线衍射原理可以研究材料的晶体结构和晶胞参数。
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射线衍射分析原理
X射线衍射分析原理X射线衍射分析是一种重要的材料表征技术，其原理基于X射线与晶体相互作用时发生的衍射现象。
这种技术可以用来确定物质的结晶结构、晶体畸变、晶粒尺寸、相对结晶取向以及晶体缺陷等信息。
下面我将详细介绍X射线衍射分析的原理。
1.X射线衍射的基本原理X射线是一种电磁波，其波长比可见光短得多，因此它能够穿透晶体射出到另一侧。
当X射线穿过晶体时，会与晶体内的原子相互作用，发生散射。
如果晶体具有周期性排列的原子结构，那么经过散射后的X射线将会发生衍射现象。
2.布拉格衍射原理布拉格衍射原理是X射线衍射分析的基础。
根据布拉格方程，当入射光束与平行晶面之间的入射角等于出射角时，X射线会以构成等边三角形的一系列角度散射出来。
这些出射角对应的散射光将相干地叠加在一起，形成衍射图样。
布拉格方程可以表示为：n·λ = 2d sinθ其中，n为衍射级别，λ为入射X射线的波长，d为晶体面间的距离，θ为入射角。
根据布拉格方程，通过测量入射角和衍射角的大小，可以计算出晶格的间距d。
3.X射线衍射仪器为了进行X射线衍射分析，需要使用特殊的仪器。
其中最常见的是X射线粉末衍射仪（X-ray powder diffraction, XRD）。
它通过将样品制成粉末并均匀散布在载体上，然后用X射线照射样品，测量出射的衍射波，进而得到衍射图案。
X射线衍射仪由X射线管、样品支架、光学系统、检测器和计算机等组成。
X射线管产生X射线，经过光学系统聚焦后通过样品。
样品中的晶体结构会散射入射的X射线，散射波经过光学系统再次聚焦到检测器上，通过检测器的信号可以得到衍射图案。
根据衍射图案，可以通过相关数据分析获得样品的结晶结构和特征。
4.衍射图案分析衍射图案是X射线衍射分析的核心结果。
通过衍射图案的分析，可以获取材料的晶格常数、晶体结构、晶格取向和晶体畸变等信息。
衍射图样的主要特征是峰（peak），峰对应于衍射波的散射角度。
每个峰的位置、强度和形状都包含了样品的结构信息。
X射线衍射仪结构与工作原理
X射线衍射仪结构与工作原理1、测角仪的工作原理测角仪在工作时，X射线从射线管发出，经一系列狭缝后，照射在样品上产生衍射。
计数器围绕测角仪的轴在测角仪圆上运动，记录衍射线，其旋转的角度即2θ，可以从刻度盘上读出。
与此同时，样品台也围绕测角仪的轴旋转，转速为计数器转速的1/2。
为什么？为了能增大衍射强度，衍射仪法中采用的是平板式样品，以便使试样被X射线照射的面积较大。
这里的关键是一方面试样要满足布拉格方程的反射条件。
另一方面还要满足衍射线的聚焦条件，即使整个试样上产生的X衍射线均能被计数器所接收。
在理想的在理想情况下，X射线源、计数器和试样在一个聚焦圆上。
且试样是弯曲的，曲率与聚焦圆相同。
对于粉末多晶体试样，在任何方位上总会有一些（hkl）晶面满足布拉格方程产生反射，而且反射是向四面八方的，但是，那些平行于试样表面的晶面满足布拉格方程时，产生衍射，且满足入射角=反射角的条件。
由平面几何可知，位于同一圆弧上的圆周角相等，所以，位于试样不同部位M，O，N处平行于试样表面的（hkl）晶面，可以把各自的反射线会聚到F点（由于S 是线光源，所以厂点得到的也是线光源）。
这样便达到了聚焦的目的。
在测角仪的实际工作中，通常X射线源是固定不动的。
计数器并不沿聚焦圆移动，而是沿测角仪圆移动逐个地对衍射线进行测量。
因此聚焦圆的半径一直随着2θ角的变化而变化。
在这种情况下，为了满足聚焦条件，即相对试样的表面，满足入射角=反射角的条件，必须使试样与计数器转动的角速度保持1:2的速度比。
不过，在实际工作中，这种聚焦不是十分精确的。
因为，实际工作中所采用的样品不是弧形的而是平面的，并让其与聚焦圆相切，因此实际上只有一个点在聚焦圆上。
这样，衍射线并非严格地聚集在F点上，而是有一定的发散。
但这对于一般目的而言，尤其是2θ角不大的情况下（2θ角越小，聚焦圆的曲率半径越大，越接近于平面），是可以满足要求的。
2、X射线探测器衍射仪的X射线探测器为计数管。
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射线单晶衍射仪原理
x射线单晶衍射仪原理
X射线单晶衍射仪是一种用于研究物质结构的仪器，其原理基于X射线的物质衍射现象和布拉格定律。
当X射线通过一束入射光线照射到晶体上时，晶体中的原子
会对X射线进行散射。
这种散射过程被称为物质的X射线衍射。
根据布拉格定律，当入射光线与晶体晶面间距的2倍之比等于衍射角的正弦值时，会出现最强的衍射现象。
衍射角的大小取决于晶体的晶面间距和入射光线的波长。
X射线单晶衍射仪利用这一原理来测定晶体的结构。
首先，一束单色的X射线从射线源发出，经过光学元件聚焦后照射到
晶体上。
晶体中的原子会对射到其上的X射线进行散射。
散
射的X射线在晶体内部相互干涉，然后衍射出来。
接收到的
衍射信号通过一个衍射器件（例如闪烁屏或探测器）进行检测。
通过调整入射角度和测量衍射角度，可以根据布拉格定律计算出晶体的晶面间距和晶体结构的其他参数，如晶胞尺寸和原子位置。
X射线单晶衍射仪的原理使其成为研究材料结构和晶体学的重要工具。
它广泛应用于材料科学、化学、生物学等领域的研究和实验中。
x射线衍射技术的原理
x射线衍射技术的原理x射线衍射技术是一种非常重要的材料表征技术，它通过分析材料中的晶体结构和晶体中原子的排列方式来研究材料的性质。
这种技术可以应用于许多不同的领域，如材料科学、化学、生物学等。
本文将介绍x射线衍射技术的原理，并说明其在科学研究和工程应用中的重要性。
x射线衍射技术的原理主要基于x射线与晶体相互作用的特性。
当x 射线入射到晶体上时，会与晶体中的原子相互作用。
x射线的波长与晶体中原子的间距相当，因此x射线会被晶体中的原子散射。
根据散射的方向和强度，可以推断出晶体中原子的排列方式和晶体结构。
x射线衍射实验通常使用x射线衍射仪来进行。
x射线衍射仪由一个x射线源、一个样品台和一个衍射探测器组成。
x射线源产生高能量的x射线，样品台上放置待测样品。
当x射线照射到样品上时，会发生散射现象。
衍射探测器收集散射的x射线，并将其转化为电信号。
通过分析电信号的特性，可以得到样品的衍射图样。
样品的衍射图样是x射线衍射技术中重要的数据。
通过分析衍射图样，可以确定晶体中原子的排列方式和晶体结构。
在衍射图样中，不同的衍射峰对应着不同的散射方向和散射强度。
根据衍射峰的位置和强度，可以计算出晶体的晶格常数、晶格结构和晶体中原子的位置。
这些信息对于研究材料的性质和制备具有特定功能的材料非常重要。
x射线衍射技术在科学研究和工程应用中具有广泛的应用。
在材料科学中，它可以用于研究材料的晶体结构、相变行为和晶体缺陷。
在化学领域，它可以用于确定分子的结构和有机化合物的晶体结构。
在生物学中，它可以用于研究蛋白质的结构和DNA的结构。
除了用于基础科学研究，x射线衍射技术还具有许多工程应用。
在材料工程中，它可以用于研究材料的力学性能、热处理效果和材料的相变行为。
在电子工程中，它可以用于研究半导体材料的晶体结构和材料的电子性质。
在能源领域，它可以用于研究电池材料和催化剂的结构和性能。
x射线衍射技术是一种非常重要的材料表征技术，它通过分析材料中的晶体结构和晶体中原子的排列方式来研究材料的性质。
x衍射仪原理
x衍射仪原理
x衍射仪是一种常用的材料表面和晶体结构表征方法，它基于
x射线的衍射现象。
x衍射仪的原理可以通过以下步骤来描述：
1. 产生x射线：x衍射仪使用电子束轰击金属靶以产生x射线。
电子束的能量足够高以致可以穿透物质表面并与物质中的原子相互作用。
2. 射线散射：穿过样品的x射线与样品中的原子发生散射。
散射过程中，入射x射线的波长会发生变化，这个变化称为衍射。
3. 衍射仪构造：x衍射仪通常包括一个样品台和一个探测器。
样品台用于定位样品，探测器用于测量散射的x射线。
4. 衍射图样：散射的x射线在探测器上形成一个图样，称为衍射图样。
衍射图样的形状和强度反映了样品中原子的排列和周期性。
5. 数据解析：通过对衍射图样的分析，可以获得样品的晶格常数、晶体结构和材料的相对定量信息。
总的来说，x衍射仪的原理是利用x射线与物质中的原子相互
作用，通过测量散射的x射线的特性来研究材料的结构和特性。
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射线衍射法基本原理
x射线衍射法基本原理X射线衍射法是一种常用的材料结构研究方法，它通过分析X射线在晶体上的散射模式，来确定晶体的结构和性质。
这种方法的基本原理是利用X射线的波动性和晶体的周期性结构之间的相互作用，从而产生衍射现象。
X射线是一种高能电磁波，具有较短的波长和较高的穿透能力。
当X射线照射到晶体上时，它们会与晶体中的原子相互作用，造成X 射线的散射。
根据散射的特点，可以推断出晶体中原子的排列方式和间距。
这样，通过分析X射线的衍射图样，就可以得到晶体的结构信息。
X射线衍射实验通常使用的装置是X射线衍射仪。
它由X射线源、样品台和衍射仪组成。
X射线源产生高能的X射线，经过准直器和滤波器后，射向样品台上的晶体。
样品台可以旋转，使得晶体可以在不同的角度下接受X射线的照射。
当X射线照射到晶体上时，会发生散射，形成衍射波。
衍射波经过衍射仪的光学系统后，最终形成衍射图样。
X射线的衍射图样是由许多亮暗相间的圆环或线条组成的。
这些衍射图样的形状和位置与晶体的结构有关。
根据布拉格方程，可以计算出不同晶面的衍射角，并通过测量衍射角的数值，推断出晶体的晶格常数和晶面的间距。
同时，根据衍射图样的强度分布，还可以得到晶体中原子的位置和排列方式。
X射线衍射法在材料科学、固体物理、化学等领域中具有广泛的应用。
它可以用来研究各种晶体材料的结构和性质，例如金属、陶瓷、聚合物等。
通过X射线衍射法，可以确定晶体的晶格常数、晶胞结构、晶面间距、晶体的对称性等重要参数，为材料的设计和制备提供了重要的依据。
除了研究晶体结构外，X射线衍射法还可以用于分析非晶态材料、薄膜、纳米材料等。
对于非晶态材料，由于其无长程有序结构，衍射图样呈现为连续的强度分布，通过分析衍射图样的形状和强度分布，可以推断出非晶态材料的局域有序性。
对于薄膜和纳米材料，由于其尺寸较小，可以通过调节X射线的入射角度和波长，来研究其表面形貌和结构特征。
X射线衍射法是一种非常重要的材料结构研究方法，它通过分析X 射线的衍射图样，可以确定晶体的结构和性质。
x射线衍射仪原理图
x射线衍射仪原理图
X射线衍射仪原理图。
X射线衍射仪是一种用于研究材料晶体结构的重要仪器，它利用X射线与晶体
相互作用的原理，通过观察衍射图案来推断晶体的结构信息。
本文将介绍X射线
衍射仪的原理图及其工作原理。
X射线衍射仪主要由X射线源、样品台、衍射仪、探测器等部分组成。
X射线
源产生高能X射线，经过样品台后照射到待测样品上。
样品中的原子核和电子会
对X射线产生散射，形成衍射图案。
衍射仪用于收集和记录衍射图案，探测器则
用于将衍射信号转化为电信号进行处理。
X射线衍射仪的工作原理是基于布拉格定律。
当X射线入射到晶体上时，由于
晶格间距的规则性排列，X射线会被晶格中的原子散射，形成一系列衍射峰。
这些衍射峰的位置和强度与晶体的结构有密切的关系，通过分析衍射图案，可以得到晶体的晶胞参数、晶面间距以及原子位置等信息。
X射线衍射仪的原理图如下所示：
在实际使用中，为了获得清晰的衍射图案，需要调整X射线源的位置和能量、样品的旋转角度和位置，以及衍射仪的接收角度等参数。
通过精确控制这些参数，可以获得高质量的衍射数据，从而推断出材料的晶体结构信息。
除了用于材料科学研究外，X射线衍射仪还广泛应用于无机化学、生物化学、
药物研究等领域。
在材料制备和质量控制过程中，X射线衍射仪也扮演着重要角色，可以帮助科研人员和工程师们更好地理解材料的结构和性能。
总之，X射线衍射仪作为一种重要的材料分析工具，具有广泛的应用前景。
通
过对其原理图及工作原理的深入理解，可以更好地利用这一仪器进行科学研究和工程实践，为材料科学和相关领域的发展做出贡献。
X射线衍射仪的原理
X射线衍射仪的原理X射线衍射利用X射线射向物质后的衍射、散射现象进行结构分析。
X射线是一种电磁波，具有非常短的波长（通常为0.01-10纳米），能够穿透物质的原子间隙进行衍射。
当X射线射向晶体时，它会与晶体中的原子发生相互作用，被原子吸收、散射或退射。
由于晶体的周期性结构，射向晶体的X射线会在不同方向上发生衍射。
首先，X射线发射器发射X射线束。
X射线通过X射线管产生，X射线管一般是由一个阴极和阳极组成的真空玻璃管。
当高压加在X射线管上时，阴极发射出电子，电子被加速到阳极并与阳极碰撞，产生X射线辐射。
这些X射线经过滤波器和准直器，形成经过调整的X射线束。
然后，经过调整的X射线束射向样品。
样品是待测试的晶体物质，放置在样品台上。
当X射线射向样品时，X射线与样品中的原子相互作用，由于晶体的周期性结构，X射线会在不同角度经过样品后发生衍射。
根据布拉格方程，衍射的角度与入射角度、X射线波长和晶体的晶面间距有关。
接下来，衍射的X射线由照相机接收。
照相机采用X射线感光底片或X射线面板作为底片，记录衍射的X射线图样。
底片上的感光物质会受到X射线的照射，形成暗纹（衍射的区域）和亮纹（非衍射的区域）。
最后，使用计数器读取底片上的图样。
计数器可以自动读取底片上的纹样并进行数字化处理。
通过对底片上各点的亮度、位置和密度进行分析，可以确定不同晶面的晶面间距以及晶体的其他结构参数，如晶格常数、晶体的结构类型等。
总结起来，X射线衍射仪利用X射线与晶体中的原子相互作用发生衍射现象，通过测量衍射的X射线图样确定晶体的晶体结构。
这是由于晶体的周期性结构决定了X射线在晶体中的传播方式。
通过X射线衍射仪，我们可以了解晶体的结构信息，为材料科学、地质学、化学等领域的研究提供重要的数据和方法。
工业X射线衍射仪的工作原理
X射线衍射仪是一种常用的检测仪器，利用波长很短的电磁波能穿透一定厚度的物质，并能使荧光物质发光、照相机乳胶感光、气体电离。
X射线衍射仪的原理：
x射线的波长和晶体内部原子面之间的间距相近，晶体可以作为X射线的空间衍射光栅，即一束X射线照射到物体上时，受到物体中原子的散射，每个原子都产生散射波，这些波互相干涉，结果就产生衍射。
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。
分析衍射结果，便可获得晶体结构。
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检测出来，体现在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XRD图谱为一些漫散射馒头峰。
X射线衍射仪是利用衍射原理，精确测定物质的晶体结构，织构及应力，精确的进行物相分析，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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
x射线衍射仪原理及应用课程名称材料分析测试技术系别金属材料工程系专业金属材料工程班级材料****姓名______ * *_学号********化学工程与现代材料学院制x射线衍射仪原理及应用基本原理：x射线的波长和晶体内部原子面之间的间距相近，晶体可以作为X射线的空间衍射光栅，即一束X射线照射到物体上时，受到物体中原子的散射，每个原子都产生散射波，这些波互相干涉，结果就产生衍射。
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。
分析衍射结果，便可获得晶体结构。
以上是1912年德国物理学家劳厄提出的一个重要科学预见，随即被实验所证实。
1913年，英国物理学家布拉格父子，在劳厄发现的基础上，不仅成功的测定了NaCl，KCl等晶体结构，还提出了作为晶体衍射基础的著名公式——布拉格方程：2dsinθ=nλ。
基本特征：X射线及其衍射X射线是一种波长（0.06-20nm）很短的电磁波，能穿透一定厚度的物质，并能使荧光物质发光、照相机乳胶感光、气体电离。
用高能电子束轰击金属靶产生X射线，它具有靶中元素相对应的特定波长，称为特征X射线。
如铜靶对应的X射线波长为0.154056 nm。
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检测出来，体现在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XRD图谱为一些漫散射馒头峰基本构成：1，高稳定度X射线源提供测量所需的X射线, 改变X射线管阳极靶材质可改变X射线的波长, 调节阳极电压可控制X射线源的强度。
X射线管利用高速电子撞击金属靶面产生 X射线的真空电子器件，又称X光管。
分为充气管和真空管两类。
1895 年 W.K.伦琴在进行克鲁克斯管实验时发现了 X 射线。
克鲁克斯管就是最早的充气X射线管，其功率小、寿命短、控制困难，现已很少应用。
1913年 W.D.库利吉发明了真空X射线管。
管内真空度不低于10-4帕。
阴极为直热式螺旋钨丝，阳极为铜块端面镶嵌的金属靶。
阴极发射出的电子经数万至数十万伏高压加速后撞击靶面产生X射线。
以后经过许多改进，至今仍在应用。
现代出现一种在阳极靶面与阴极之间装有控制栅极的 X射线管，在控制栅上施加脉冲调制，以控制X射线的输出和调整定时重复曝光。
X射线管用于医学诊断、治疗、零件的无损检测，物质结构分析、光谱分析、科学研究等方面。
X射线对人体有害，使用时须采取防护措施。
简单的说，它包括四个部分：（1）.产生电子的阴极，一般是螺旋形状的钨丝，加热后可以发射电子。
（2）.阳极靶，它用来吸收阴极电子，通过这些高速电子的撞击，产生X射线（X射线的产生原理～你应该知道吧？赘述），撞击会产生大量热（主要的能量消耗形式），故靶需要水冷。
（3）.阴极周围的聚焦罩，就是对电子起一个聚焦的作用，使靶上面产生聚焦斑，X射线从聚焦斑射出。
（4）.X射线管体，它是真空的，一般由玻璃或金属制成。
窗口由钹密封。
2，样品及样品位置取向的调整机构系统样品须是单晶、粉末、多晶或微晶的固体块。
金属样品如块状、板状、圆拄状要求磨成一个平面，面积不小于10x10mm，如果面积太小可以用几块粘贴一起。
对于片状、圆拄状样品会存在严重的择优取向，衍射强度异常。
因此要求测试时合理选择响应的方向平面。
对于测量金属样品的微观应力（晶格畸变），测量残余奥氏体，要求样品不能简单粗磨，要求制备成金相样品，并进行普通抛光或电解抛光，消除表面应变层。
粉末样品要求磨成320目的粒度，约40微米。
粒度粗大衍射强度底，峰形不好，分辨率低。
要了解样品的物理化学性质，如是否易燃，易潮解，易腐蚀、有毒、易挥发。
粉末样品要求在3克左右，如果太少也需5毫克。
样品可以是金属、非金属、有机、无机材料粉末。
对于研究课题使用的、购买的各种原料一定要进行鉴定，如材料分子式，晶型，结晶度，粒度等。
以免用错原料。
对于不同基体的薄膜样品，要了解检验确定基片的取向，X射线测量的膜厚度约20个纳米。
对于纤维样品的测试应该提出测试纤维的照射方向，是平行照射还是垂直照射，因为取向不同衍射强度也不相同。
对于焊接材料，如断口、焊缝表面的衍射分析，要求断口相对平整，提供断口所含元素。
如果一个断口照射面积小则可用两个或三个断口拼起来。
X射线衍射技术可以分析研究金属固溶体、合金相结构、氧化物相合成、材料结晶状态、金属合金化、金属合金薄膜与取向、焊接金属相、各种纤维结构与取相、结晶度、原料的晶型结构检验、金属的氧化、各种陶瓷与合金的相变、晶格参数测定、非晶态结构、纳米材料粒度、矿物原料结构、建筑材料相分析、水泥的物相分析等。
非金属材料的X射线衍射技术可以分析材料合成结构、氧化物固相相转变、电化学材料结构变化、纳米材料掺杂、催化剂材料掺杂、晶体材料结构、金属非金属氧化膜、高分子材料结晶度、各种沉积物、挥发物、化学产物、氧化膜相分析、化学镀电镀层相分析等。
3，射线检测器检测衍射强度或同时检测衍射方向, 通过仪器测量记录系统或计算机处理系统可以得到多晶衍射图谱数据。
4，衍射图的处理分析系统现代X射线衍射仪都附带安装有专用衍射图处理分析软件的计算机系统, 它们的特点是自动化和智能化。
扫描方式及其用法：多晶体X射线衍射方法一般都是θ-2θ扫描。
即样品转过θ角时，测角仪同时转过2θ角。
这个转动的过程称为扫描。
例如，我们要对样品进行物相鉴定时，需要测量2θ=5°-80°范围内的衍射谱，这个测量过程就称为“扫描”。
扫描的方式一般分为两种：连续扫描和步进扫描。
连续扫描：是指测角仪的连续转动方式，测角仪从起始的2θ到终止的2θ进行匀速扫描。
其参数主要有两个，一个是数据点间隔，另一个是扫描速度。
扫描速度是指单位时间内测角仪转过的角度，通常取2°/min，4°/min或8°/min或16°/min等。
数据点间隔是指每隔多少度取一个数据点。
一般来说，两个参数需要组合。
若数据点间隔取0.02°,则步长可取4-8°/min。
不当的组合会引起衍射峰强度的降低、衍射峰型不对称、或峰位向扫描方向一侧移动。
连续扫描一般用于做较大2θ范围内的全谱的扫描，适合于定性分析。
例如：用连续扫描方式，从20°扫描到80°，数据点间隔为0.02°，扫描速度为4°/min。
所需要的时间为：（80-20）/4=15min。
从这个计算过程来看，实验时间与数据点间隔无关，连续扫描一般用时较少。
一般来说，如果X光管的功率较低或实际使用功率较低或光管使用时间较长，为了获得更加清晰的图谱和较高的强度，需要使用较慢的扫描速度，如2°/min。
反之，使用高功率的光管，如18KW的转靶光管，当使用功率达到10KW时，扫描速度可以使用8°/min。
有人做过实验，发现18KW的转靶衍射仪上，用扫描速度4，8和16°/min 来扫描同一个样品，图谱基本没有变化。
对于硅酸盐之类的无机物、金属材料中的微量相或结晶状态不好的化合物相分析，建议使用较慢的扫描速度来获得较高的强度和清晰的图谱。
扫描速度极慢时可以使用数据点间隔0.01°,但当扫描速度为4°/min或以上的速度时，建议使用0.02°或0.03°。
否则，图谱的噪声很大，图谱上下波动很大，把一些可能的弱峰掩盖。
描速度，如2°/min。
反之，使用高功率的光管，如18KW的转靶光管，当使用功率达到10KW时，扫描速度可以使用8°/min。
有人做过实验，发现18KW的转靶衍射仪上，用扫描速度4，8和16°/min 来扫描同一个样品，图谱基本没有变化。
对于硅酸盐之类的无机物、金属材料中的微量相或结晶状态不好的化合物相分析，建议使用较慢的扫描速度来获得较高的强度和清晰的图谱。
扫描速度极慢时可以使用数据点间隔0.01°,但当扫描速度为4°/min或以上的速度时，建议使用0.02°或0.03°。
否则，图谱的噪声很大，图谱上下波动很大，把一些可能的弱峰掩盖。
步进扫描：步进扫描方式是将扫描范围按一定的步进宽度（0.01°或0.02°）分成若干步，在每一步停留若干秒（步进时间），并且将这若干秒内记录到的总光强度作为该数据点处的强度。
例如，从20°扫描到80°，步进宽度为0.02°，步进时间为1sec。
那么，扫描完成所需的时间为：{[(80-20)/0.02]*1}/60=50min。
从结果来看，实验所需时间与两个参数都有关。
不合适的参数组合，会让一个实验做上一天。
由于步进扫描可以增加每个数据点的强度（不是某一时间的真实强度而是一段时间内的累积强度），因而可以降低记数时的统计误差，提高信噪比。
步进扫描一般用于较窄2θ范围内的精细扫描，可用于定量分析、线形分析以及精确测定点阵常数、Retiveld全谱拟合等。
研究晶体材料，X射线衍射方法非常理想非常有效，而对于液体和非晶态物固体，这种方法也能提供许多基本的重要数据。
所以X射线衍射法被认为是研究固体最有效的工具。
在各种衍射实验方法中，基本方法有单晶法、多晶法和双晶法。
研究晶体材料，X射线衍射方法非常理想非常有效，而对于液体和非晶态物固体，这种方法也能提供许多基本的重要数据。
所以X射线衍射法被认为是研究固体最有效的工具。
在各种衍射实验方法中，基本方法有单晶法、多晶法和双晶法。
单晶衍射法：单晶X射线衍射分析的基本方法为劳埃法与周转晶体法。
劳埃法以光源发出连续X射线照射置于样品台上静止的单晶体样品，用平板底片记录产生的衍射线。
根据底片位置的不同，劳埃法可以分为透射劳埃法和背射劳埃法。
背射劳埃法不受样品厚度和吸收的限制，是常用的方法。
劳埃法的衍射花样由若干劳埃斑组成，每一个劳埃斑相应于晶面的1～n级反射，各劳埃斑的分布构成一条晶带曲线。
周转晶体法以单色X射线照射转动的单晶样品，用以样品转动轴为轴线的圆柱形底片记录产生的衍射线，在底片上形成分立的衍射斑。
这样的衍射花样容易准确测定晶体的衍射方向和衍射强度，适用于未知晶体的结构分析。
周转晶体法很容易分析对称性较低的晶体（如正交、单斜、三斜等晶系晶体）结构，但应较少。
多晶衍射法：多晶X射线衍射方法包括照相法与衍射仪法。
照相法以光源发出的特征X射线照射多晶样品，并用底片记录衍射花样。
根据样品与底片的相对位置，照相法可以分为德拜法、聚焦法和针孔法，其中德拜法应用最为普遍。
德拜法以一束准直的特征X射线照射到小块粉末样品上，用卷成圆柱状并与样品同轴安装的窄条底片记录衍射信息，获得的衍射花样是一些衍射弧。