X射线衍射图谱分析——介绍
X射线衍射图谱的分析
X射线衍射图谱的分析----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------A 衍射峰的有无、位置B 衍射峰的强度C 衍射峰的峰形E 衍射测试实验条件选择F 其他相关知识----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------A 衍射峰的有无、位置1、衍射方向取决于晶体的周期或晶胞的大小。
2、X射线入射到结晶物质上，产生衍射的充分必要条件是3、第一个公式确定了衍射方向。
在一定的实验条件下衍射方向取决于晶面间距d。
而d是晶胞参数的函数，；第二个公式示出衍射强度与结构因子F(hkl)的关系，衍射强度正比于F(hkl)模的平方，4、F(hkl)的数值取决于物质的结构，即晶胞中原子的种类、数目和排列方式，因此决定X射线衍射谱中衍射方向和衍射强度的一套d和I的数值是与一个确定的结构相对应的。
这就是说，任何一个物相都有一套d-I特征值，两种不同物相的结构稍有差异其衍射谱中的d和I将有区别。
这就是应用X射线衍射分析和鉴定物相的依据。
5、若某一种物质包含有多种物相时，每个物相产生的衍射将独立存在，互不相干。
该物质衍射实验的结果是各个单相衍射图谱的简单叠加。
因此应用X射线衍射可以对多种物相共存的体系进行全分析。
6、一种物相衍射谱中的(是衍射图谱中最强峰的强度值) 的数值取决于该物质的组成与结构，其中称为相对强度。
当两个样品的数值都对应相等时，这两个样品就是组成与结构相同的同一种物相。
X射线衍射-福建
单位晶胞
是指能够充分反映整个晶体结构特征的最小单位。晶胞的 形状大小可由一组晶胞参数来表示。 由一个晶胞出发，借助平移群能够重复出整个晶体结构。
图中a、b、c、α、β、 γ 为晶胞参数
类质同象（同晶替代）
—— 是指在矿物晶体结构中，某些质点（离子、原子 、络离子等）被性质相似的其它质点部分地置换，仅使晶 胞参数发生不大的变化，但结构形式并不改变的现象。
钾饱和—110oC—300oC-550oC 镁-甘油饱和
提胶—DCB去铁
氧化铁矿物X射线衍射分析
针铁矿
赤铁矿
纤铁矿
不同尺寸（2线～6线）水铁矿合成与结构表征
不同时间的氧化铁-高岭石复合物XRD图谱
不同温度时氧化铁-蒙脱石复合物的XRD图 谱(R=0.06、初始pH 7、反应时间120 h)
（原子间距离——晶胞间距）
当X射线进入晶体之后，可以发生多种现象,而其
中对晶体结构研究最主要的是其衍射现象(或称绕射现
象)：
射入晶体的X射线(原始X射线)投射到一组原子上 时，每个原子都将对入射的X射线发生散射。 亦即每 个原子均以自身为中心向四周发出波长不变的散射X射 线---次生X射线， 这种现象又称为古典或相干散射。
Requires synchrotron radiation.
• XRD • TGA • FTIR • DRS
• Enhanced Visual Analysis: 1. SEM 2. TEM 3. AFM
• Field Plots • Equilibrium Studies • Kinetic Studies • Extractions
成果丰硕
10余次诺贝尔奖。
如X射线的发现、Laue实验、Bragg方程、DNA结构的确定、 青霉素的发明、各种矿物的确定；生物分子、高分子材料、 各种人造晶体和药物的结构必须从其原子排列进行研究 ; 制作 集成电路的单晶硅片的质量检查 ; 纳米材料研究都依靠 X射线 衍射来分析。
X射线图谱怎么分析
X射线图谱怎么分析晶体的X射线衍射图像实质上是晶体微观结构的一种精细复杂的变换，每种晶体的结构与其X射线衍射图之间都有着一一对应的关系，其特征X射线衍射图谱不会因为它种物质混聚在一起而产生变化，这就是X射线衍射物相分析方法的依据。
制备各种标准单相物质的衍射花样并使之规范化，将待分析物质的衍射花样与之对照，从而确定物质的组成相，就成为物相定性分析的基本方法。
鉴定出各个相后，根据各相花样的强度正比于改组分存在的量（需要做吸收校正者除外），就可对各种组分进行定量分析。
目前常用衍射仪法得到衍射图谱，用“粉末衍射标准联合会（JCPDS）”负责编辑出版的“粉末衍射卡片（PDF卡片）”进行物相分析。
目前，物相分析存在的问题主要有：⑴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。
⑵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。
⑶定量分析过程中，配制试样、绘制定标曲线或者K值测定及计算，都是复杂而艰巨的工作。
为此，有人提出了可能的解决办法，认为从相反的角度出发，根据标准数据（PDF卡片）利用计算机对定性分析的初步结果进行多相拟合显示，绘出衍射角与衍射强度的模拟衍射曲线。
通过调整每一物相所占的比例，与衍射仪扫描所得的衍射图谱相比较，就可以更准确地得到定性和定量分析的结果，从而免去了一些定性分析和整个定量分析的实验和计算过程。
2、点阵常数的精确测定点阵常数是晶体物质的基本结构参数，测定点阵常数在研究固态相变、确定固溶体类型、测定固溶体溶解度曲线、测定热膨胀系数等方面都得到了应用。
点阵常数的测定是通过X射线衍射线的位置（θ ）的测定而获得的，通过测定衍射花样中每一条衍射线的位置均可得出一个点阵常数值。
点阵常数测定中的精确度涉及两个独立的问题，即波长的精度和布拉格角的测量精度。
X射线衍射分析
X射线衍射分析X射线衍射分析(X-ray Diffraction, XRD)是一种重要的材料分析技术，用于研究晶体的结构和性质。
它利用X射线的特征衍射现象，通过测量和分析样品对X射线的衍射图案，可以确定样品的晶胞、晶体结构、晶格常数等信息。
X射线衍射分析最早由德国物理学家Wilhelm Conrad Röntgen于1895年发现，并因此获得了1901年的诺贝尔物理学奖。
从那时起，X射线衍射分析在材料科学、物理学、化学等领域得到了广泛应用。
在X射线衍射实验中，样品首先被放置在样品支架上，然后被照射一束特定的X射线。
当X射线通过样品时，由于样品的晶体结构，它们将被散射成不同的角度。
探测器可以记录这些衍射角度和强度，并将其转换为衍射图谱。
通过分析衍射图谱，可以确定样品的晶体结构和晶胞参数。
这是因为每个晶体都有一组特定的晶胞参数，如晶格常数、晶体类别、晶胞形状等等。
根据衍射角度和衍射强度之间的关系，可以计算出这些晶胞参数。
除了确定晶体结构外，X射线衍射分析还可以用于确定晶体的物理性质，如晶格常数的变化、晶体的缺陷、晶体的应力情况等等。
通过对衍射图谱进行进一步的分析和计算，可以得到这些信息。
X射线衍射分析在材料科学中具有广泛的应用。
它可以用于研究各种不同类型的材料，如金属、陶瓷、液晶、聚合物等等。
通过确定晶体结构和物理性质，可以帮助科学家和工程师设计新的材料，改进现有材料的性能，解决材料失效问题等等。
总而言之，X射线衍射分析是一种重要的材料分析技术，通过测量和分析样品对X射线的衍射图案，可以确定样品的晶胞、晶体结构、晶格常数等信息。
它在材料科学、物理学、化学等领域具有广泛的应用，对于研究和开发新型材料具有重要意义。
X射线衍射分析PPT课件
线。
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二．特征X射线
由阳极金属材料决定，波长确定 产生机理：高速电子将原子内层电子激发， 再由外层电子跃迁至内层，势能下降而产生 的X射线，波长由原子的能级决定。 如CuK1＝1.5405Å
MoK1＝0.7093Å 在X射线衍射分析工作中，利用的是特
征X射线，而连续X射线只能增加衍射谱图的 背底。
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特征X射线的激发原理
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晶体结构
晶体的定义
由原子或分子在三维空间周期排列而成 的固体物质
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一．晶体结构的特征 晶体中原子或分子的排列具有三维空间的周
1·三斜晶系（triclinic）a≠b≠c,≠≠≠90 2·单斜晶系(monoclinic)a≠b≠c,==90≠ 3·六方晶系(hexagonal)a=b≠c,==90=120 4·三方晶系(rhombohedral or trigonal)a=b=c,==≠90 5·正交晶系(orthorhombic)a≠b≠c,===90 6·四方晶系(tetragonal)a=b≠c,===90 7·立方晶系(cubic)a=b=c,===90
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二．标准卡片 标准卡片由国际粉末衍射标准协会搜
编，称JCPDS卡，至2005年已搜集到无机 物、有机物近10万张卡片，而且还在不断 增补。
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d 1a 1b 1c 1d 7
X射线衍射图谱分析——介绍 ppt课件
六、X射线衍射仪组成：
带有稳压稳流装置的X射线发生器 精密的测角仪系统
控制及数据处理系统
PPT课件
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（利用单色器得到特征X射线）
PPT课件
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七、数据分析方法
X射线物相分析 晶胞参数的确定 晶粒尺寸的计算 结晶度的测量 晶粒取向测定 ……
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X射线物相分析
① 粉末衍射图谱的获得 ② d 值的测量： 2θ →d 2dsinθ=nλ ③ 相对强度的测量
各衍射线的峰高比——最强线为100 ④ 查阅索引 ⑤ 核对卡片
PPT课件
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1、晶体不同晶面“反射”衍射强度不同,测得的衍射线强度是一组晶 面（hkl）反射的X射线总量，即积分强度。
2、入射X射线不是严格平行而是有一定散度的光束，晶体也非严整的 格子，一组晶面反射的X射线是在θ附近一个小的角度范围内
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二、晶胞参数测定方法
• 间接方法；直接测量某一衍射线的θ 角，然后通 过晶面间距公式、布拉格公式计算出晶格常数。
• 以立方晶体为例，其晶面间距公式为：
•
a d H 2 K 2 L2
• 根据布拉格3 方程2dsinθ =λ，则有：
•
H 2 K 2 L2
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1 横坐标：衍射角2θ 单位 °
2 纵坐标：强度标值 I 单位cps(记数/秒)
3 峰顶标值：网面间距d 单位埃
4 基线：BL
5 衍射强度：去背景后的峰高h 单位cps
可用相对强度 峰值最大为100
6 半高宽：峰高的1/2宽度（表示某些晶体的
结晶度）单位 °
各种铁矿标准XRD图谱分析
各种铁矿标准XRD图谱分析ICSSN 中华人民共和国出入境检验检疫行业标准SN/T ××××—××××铁矿与返矿及氧化铁皮的鉴别规程Rules for the differentiation of iron ores,return fines andmillscale(征求意见稿)××××-××-××发布××××-××-××实施发布中华人民共和国质量监督检验检疫总局SN/T ××××—××××前言本标准的附录A、附录B和附录C均为资料性附录。
本标准由国家认证认可监督管理委员会提出并归口。
本标准起草单位:中华人民共和国河北出入境检验检疫局、中华人民共和国辽宁出入境检验检疫局。
本标准主要起草人:刘文欣、欧阳昌骏、赵振纲、武治峰。
本标准系首次发布的出入境检验检疫行业标准。
ISN/T ××××—××××铁矿与返矿及氧化铁皮的鉴别规程1 范围本标准规定了铁矿与返矿及氧化铁皮的术语和定义、技术要求、检验鉴别规则和结果判定。
本标准适用于以铁矿石的名义进出口返矿或氧化铁皮及在进出口铁矿中掺混返矿或氧化铁皮的检验鉴别。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T20565-2006 铁矿石和直接还原铁术语GB/T 2007.1-1987 散装矿产品取样、制样通则手工取样方法GB/T 2007.2-1987 散装矿产品取样、制样通则手工制样方法GB/T 10322.1-2000 铁矿石取样和制样方法GB/T6730.62-2005 铁矿石钙、硅、镁、钛、磷、锰、铝和钡含量的测定波长色散X射线荧光光谱法术语和定义 3GB/T 20565-2006 确立的及下列术语和定义适用于本标准。
X射线衍射图谱的分析
X射线衍射图谱的分析----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------A 衍射峰的有无、位置B 衍射峰的强度C 衍射峰的峰形E 衍射测试实验条件选择F 其他相关知识----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------A 衍射峰的有无、位置1、衍射方向取决于晶体的周期或晶胞的大小。
2、X射线入射到结晶物质上，产生衍射的充分必要条件是3、第一个公式确定了衍射方向。
在一定的实验条件下衍射方向取决于晶面间距d。
而d是晶胞参数的函数，；第二个公式示出衍射强度与结构因子F(hkl)的关系，衍射强度正比于F(hkl)模的平方，4、F(hkl)的数值取决于物质的结构，即晶胞中原子的种类、数目和排列方式，因此决定X射线衍射谱中衍射方向和衍射强度的一套d和I的数值是与一个确定的结构相对应的。
这就是说，任何一个物相都有一套d-I特征值，两种不同物相的结构稍有差异其衍射谱中的d和I将有区别。
这就是应用X射线衍射分析和鉴定物相的依据。
5、若某一种物质包含有多种物相时，每个物相产生的衍射将独立存在，互不相干。
该物质衍射实验的结果是各个单相衍射图谱的简单叠加。
因此应用X射线衍射可以对多种物相共存的体系进行全分析。
6、一种物相衍射谱中的(是衍射图谱中最强峰的强度值) 的数值取决于该物质的组成与结构，其中称为相对强度。
当两个样品的数值都对应相等时，这两个样品就是组成与结构相同的同一种物相。
材料研究方法三X射线衍射分析PPT课件
结构分析时所采用的就是K系X射线。
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eU=1/2mV2
λmin=hc/eU
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三、X射线与物质的相互作用
➢1.透射。强度减弱，波长不变，方向基本不变； ➢2.吸收。①能量以其他能量形式释放，如光电效应、 俄歇(Auger)效应、荧光效应等。②吸收。类似LB定 律。 ➢3.散射。原子使X射线偏离原来方向。 ①波长不变相干散射-Thomson散射；②有能量交换，波长变长， 非相干散射-Compton散射。
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本章主要内容
➢ 1. X 射线介绍 ➢ 2. X 射线与物质的作用 ➢ 3. X 射线衍射仪器 ➢ 4. X 射线衍射分析方法 ➢ 5. X 射线衍射应用
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一、X-射线的性质
➢ ①肉眼不能观察到，但可使照相底片感光、荧光
板发光和使气体电离； ➢ ②能透过可见光不能透过的物体； ➢ ③这种射线沿直线传播，在电场与磁场中不偏转， 在通过物体时不发生反射、折射现象，通过普通光栅 亦不引起衍射； ➢ ④这种射线对生物有很厉害的生理作用。
穿透能力强，一般条件下不能被反射，几乎完全不发
生折射——X射线的粒子性比可见光显著的多
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二、X-射线的产生
1.产生X-射线的方法：是使快速移动的电子(或 离子)骤然停止其运动，则电子的动能可部分转 变成X光能，即辐射出X-射线。
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*X射线发生器的主要部件
➢ (1)阴极：钨灯，电流3-4A，加速电压5-8KV ➢ (2)阳极靶材：Cu/Mo/Ni等熔点高、导热性好的金属 ➢ (3)Be窗：d=0.2mm，可透过X射线。
X 射
铅 屏
底
线
晶体
x射线衍射分析解析
Cr24 V23 Ag47 Rh45 Co27 Fe26
滤波片不仅可以大量吸收K射线，同时能够 降低背底。
实验参数的选择5
使用K滤波片后还会出现微弱的K峰，它 的强度大约为同一级衍射线Ka峰的1/100。
有时因衍射峰重叠，难于进行微量相分析 或定量相分析工作，晶系结构的确定更加难于 进行，这时可选用单色器获得更加纯净的Ka单 色线解决上述问题，但衍射强度要受到损失。
五、X射线衍射仪
•
X射线衍射的主要部件及作用：
•
1. X 射线发生器
用于产生X射线。它由X射线管和高压发 生器两部分组成。X射线管包括灯丝和靶（又 分封闭靶和转靶），灯丝产生电子；高压发生 器产生高达几万伏的电压以加速电子撞击靶。 封闭靶是把灯丝和靶封闭在真空玻璃管球内； 对于转靶还要附加高真空系统（由机械泵和分 子泵两级抽空）以保证灯丝和靶面在高温下不 被氧化。一般地，封闭靶功率比较低，最高为 3 kW；转靶的功率较高，通常高于12kW, 其优 点是可提高对含量少，灵敏度低的样品的检出 限。
5.冷却水 带走电子动能转化的热量(99%)
X射线的性质
X射线也是一种电磁波 同样具有波粒两重性。 1. 波动性 表现在:它以一定的波长和
频率在空间传播，如晶体 的衍射、干涉和偏振现象。 2. 粒子性 表现在:以光子的形式在辐 射和吸收时具有能量、质量 和动量。如光的发射、吸收 和散射现象。
三、特征X射线
为布拉格角，
为入射X射线波长， n为衍射级数，
hkl为晶面指标，hkl为衍射指标，
h = nh，k = nk，l =nl。
由布拉格方程可知： （1） sin = / 2d 1，
射线衍射图谱分析介绍演示文稿
• 根据布拉格3 方程2dsinθ=λ，则有：
•
H 2 K 2 L2
a
2 sin
（钙钛矿结构材料——锶钛矿）
衍射仪给出的数据： 晶面指数、衍射峰的峰位 、相对衍射强度（最大值100）
各衍射线的峰高比——最强线为100 ④ 查阅索引 ⑤ 核对卡片
1、晶体不同晶面“反射”衍射强度不同,测得的衍射线强度是一组晶 面（hkl）反射的X射线总量，即积分强度。
2、入射X射线不是严格平行而是有一定散度的光束，晶体也非严整的 格子，一组晶面反射的X射线是在θ附近一个小的角度范围内
1 横坐标：衍射角2θ 单位 ° 2 纵坐标：强度标值 I 单位cps(记数/秒) 3 峰顶标值：网面间距d 单位埃 4 基线：BL 5 衍射强度：去背景后的峰高h 单位cps
注：寻峰测量网面间距时，由于X射线的吸收问题使衍射线向高角度偏
离，在低角度区域比较明显，可与标样校正曲线（石英 NaCl)校正
二、晶胞参数测定方法
• 间接方法；直接测量某一衍射线的θ角，然后通 过晶面间距公式、布拉格公式计算出晶格常数。
• 以立方晶体为例，其晶面间距公式为：
•
a d H 2 K 2 L2
二是确定这些元素的存在状态，即是什么物相 —物相分析
物相定量分析：确定各组成相的含量
方法：经典：与 PDF标准卡片对照 现代： 计算机检索
➢ 成分分析：C元素 ➢ 物相分析：石墨、金刚石、C60
定量分析的程序（衍射仪法）
① 粉末衍射图谱的获得 ② d 值的测量： 2θ→d 2dsinθ=nλ ③ 相对强度的测量
射线衍射图谱分析介绍演示文 稿
（优选）射线衍射图谱分析介 绍.
一、衍射方法 X射线衍射 电子衍射 中子衍射 同步辐射
现代材料分析-X射线衍射介绍PPT课件
产生机理
❖ 能量为eV的电子与阳极靶的原子碰撞 碰撞一次产生一个能量为hv的光子
短波限
❖ 连续X射线谱在短波方向有一个波长极限，称为短 波限λ0，它是由光子一次碰撞就耗尽能量所产生的 X射线。它只与管电压有关，不受其它因素的影响。
❖ 相互关系为：
❖ 式中：ee为V电子h电ma荷x ，he=0c1.662 18920×110V.-2194C；(nm)
样品托
5.4 X射线衍射方法在材料研究中的应用
5.4.1 结晶高分子材料的定性鉴别
HDPE和LDPE的X射线衍射谱 （a）HDPE（高密度聚乙烯） （b）LDPE（低密度聚乙烯）
（a）含α型晶体的IPP X射线衍射图 （b）含β型晶体的IPP X射线衍射图 （c）被鉴定的IPP X射线衍射图
5.4.2 取向度测定
❖ 非相干散射分布在各个方向，强度一般很低， 但无法避免，在衍射图上成为连续的背底， 对衍射工作带来不利影响。
5.2 X射线衍射原理（布拉格方程）
1913年英国布拉格父子（W.H .bragg .WL Bragg)建立了一个公式—布拉格公式。能用于对晶体 结构的研究。
布拉格父子认为当能量很高的X射线射到晶 体各层面的原子时，原子中的电子将发生强迫 振荡，从而向周围发 射同频率的电磁波， 即产生了电磁波的 散射，而每个原子 则是散射的子波波 源。
❖ 晶体的定义：由原子、分子或离子等微粒在空间按 一定规律、周期性重复排列所构成的固体物质。
晶态结构示意图
非晶态结构示意图
布拉格反射
入射波
散射波
o
dA B
C
晶格常数 d 掠射角
Δ A C CB
2dsin
相邻两个晶面反射的两 X射线干涉加强的条件
藏药“佐太”的粉末X射线衍射指纹图谱分析
藏药“佐太”的粉末X射线衍射指纹图谱分析通过粉末X射线衍射对藏药“佐太”、朱砂、轻粉的粉末X射线衍射（PXRD）谱图进行比对分析，明确了藏药“佐太”中汞主要以黑色的立方晶系β型HgS形式存在，建立了“佐太”粉末X射线衍射法指纹图谱。
“佐太”粉晶主成分黑辰砂和硫的X射线衍射花样以强线d-（I/I0）% 分别表达为：黑辰砂3.356 4/100，2.061 4/55.0，2.911 8/35.0，1.760 1/37.0，1.339 5/12.0，1.304 5/10.0，1.192 0/10.0，1.683 4/7.0，1.458 0/5.6；硫3.824 4/100，3.197 5/40.2，3.442 2/38.1，3.095 6/19.7，5.690 9/16.8，2.851 0/16.3，2.414 4/11.3。
这16条衍射谱线可作为“佐太” 粉末X射线衍射法指纹图谱的主要参考值，对“佐太”的快速、无损分析和“佐太”质量标准的补充具有现实意义。
标签：佐太；粉末X射线衍射（PXRD）；黑辰砂“佐太”是藏语“仁青欧曲佐珠钦木”的简称，又译“佐台”（卫藏、安多语）、“佐塔”（康巴语）。
“佐”是炼制，“太”指灰、粉末，意思是缎烧成灰，合为水银煅灰，也就是在金属汞中加以多种辅助药物，经过洗、浸、煮等多道复杂炮制工艺，去垢、去锈、除汞毒，然后加以多种重金属，煅炭存性而成的水银灰药，谓之佐太[1-2]。
在传统藏医药学中，佐太研制经过千百次煅烧炮制成灰后使用，以保留药效，去除毒副作用，其整个炮制工序在藏药中最繁杂，技术难度最大，也最为绝密[3]。
藏医经典名著《四部医典》将佐塔列入珍宝药物，对其炮制有较为详细的记载[4]。
通常认为，藏药“佐太”含有8种金属和8种矿物，这8种金属是金、银、红铜、青铜、黄铜、铁、铅、锡，统称“能持八铁”或称“能持八金属”。
8种矿物是自然铜、金矿石、银矿石、磁石、矾石、雌黄、雄黄、赤云母，统称“能持八元”。
X射线衍射分析(XRD)PPT课件
1845——1923) 面有广泛应用，因此而获得1901年诺贝尔物
理奖。 2021
4
X射线衍射技术的主要应用领域
1，晶体结构分析：人类研究物质微观
结构的第一种方法。
2，物相定性分析 3，物相定量分析
4，晶粒大小分析 5， 非晶态结构分析，结晶度分析
6，宏观应力与微观应力分析 7，择优取向分析
2021
50
40 Mo
30 Cu
Ka 1
20
10 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2
1/2 (109 Hz1/2)
1 CZ
K1: C=3*103 =2.9
2021
C1Z
K1: C1=5.2*107 =2.9
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产生机理
• 特征X射线谱的产生机理与阳极物质的原子内 部结构紧密相关的。
2021
30
当增加X射线管的电压，连续X射线谱有下列特征
1，各种波长的X射线的 相对强度一致增高， 2，最高强度的射线的波 长逐渐变短（曲线的峰 向左移动）， 3，短波极限逐渐变小， 即0向左移动， 4，波谱变宽。
Intensity
50 kV
2
40 kV
1
30 kV
20 kV
0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
•
相互关系为：
eV
hmax
hc
0
或者
0
hc eV
• 式中 e —电子电荷，等于 1.61019C（库仑）
• V—管电压
• h—普朗克常数，等于 6.6251034js
2021
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相关习题
• 试计算用50千伏操作时，X射线管中的电子 在撞击靶时的速度和动能，所发射的X射线 短波限为多少？
X射线衍射分析.ppt
• 2、X射线的本质与特征
• X射线的本质：
• 是电磁波，同时具有波动性和粒子性特征。
• 它的波动性主要表现为以一定的频率和波长在 空间传播；它的微粒性主要表现为以光子形式 辐射和吸收时，具有一定的质量、能量和动量。
• 波长范围一般在0.01-10nm，位于紫外与γ 射线之间。用于衍射分析的X射线波长约为 0.05-0.25nm，与晶面间距相近。
• 2、晶面指数
• 在以基矢a，b，c构成的晶胞内，量出一个晶 面在三个基矢上的截距；写出三个分数截距的 倒数；将三个倒数化为三个互质整数，并用小 括号括起 （hkl）。
• 在任何晶系中，都有若干组借对称联系起来 的等效点阵面，称共组面或晶面族，{hkl}；
• 如立方晶系中{100}包括（100）、（010）、 （001）、（100）、（010）、（001）；
多原子面的散射线间的干涉：
X射线有强穿透力，散射线将来自若干层原子面
入射线
反射线
D
A C B
原子面
d
a
垂直于纸面的一列晶面族，相邻两 个晶面的间距为dhkl（d）
AB BC 2d sin
2d sin
为的整数倍时，反射波干涉加强形成衍射
2d sin n
布拉格定律（公式）
d—晶面间距; —入射波波长 —布拉格角(衍射半角), 入射束、反射束与平面夹角 2—衍射角， n—衍射级数，n=0、±1、±2…；
• 3、目前常用的实验方法：
• 转动晶体法：单色X射线照射转动单晶体；
• 劳厄法： 用多色X射线照射固定不动的 单晶体；
• 多晶体衍射法：用单色X射线照射多晶体 试样。
• 四、X射线衍射束的强度
• 布拉格方程只给出了衍射线的空间方位分布，但 还需要看衍射线的强度分布，才能推算出晶体中 原子或其它质点在晶胞中的分布位置，确定其晶 体结构。
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定量分析的程序（衍射仪法）
① 粉末衍射图谱的获得 ② d 值的测量： 2θ→d ③ 相对强度的测量 各衍射线的峰高比——最强线为100 ④ 查阅索引 ⑤ 核对卡片
2dsinθ=nλ
1、晶体不同晶面“反射”衍射强度不同,测得的衍射线强度是一组晶 面（hkl）反射的X射线总量，即积分强度。 2、入射X射线不是严格平行而是有一定散度的光束，晶体也非严整的 格子，一组晶面反射的X射线是在θ附近一个小的角度范围内
sin
1 2
M ( a k ) sin
1 2
1 2
M ( 2 h )
1 2
sin( M h
M ) sin(
M )
钼靶 k X射线特征谱K线系（最内层以外各层电子跃迁到内层）中波长 最长、强度最大的谱线 注：寻峰测量网面间距时，由于X射线的吸收问题使衍射线向高角度偏 离，在低角度区域比较明显，可与标样校正曲线（石英 NaCl)校正 Mo
1 2 3 4 5
横坐标：衍射角2θ 单位 ° 纵坐标：强度标值 I 单位cps(记数/秒) 峰顶标值：网面间距d 单位埃 基线：BL 衍射强度：去背景后的峰高h 单位cps 可用相对强度 峰值最大为100 6 半高宽：峰高的1/2宽度（表示某些晶体的 结晶度）单位 °
7、背景B：基线与横坐标之间 的距离 8、峰背比h/B
衍射仪给出的数据： 晶面指数、衍射峰的峰位 、相对衍射强度（最大值100）
三、晶粒尺寸测定
Dhkl是垂直于（hkl）面方向的晶粒尺 寸（单位为Å）；
λ 为所用X射线波长；
β 是由于晶粒细化引起的衍射峰（khl） 的宽化（单位是Rad）；
K为一常数。若β为衍射峰的半高宽， 则K=0.89，若β取衍射峰的积分宽度， 则K=1。
x射线晶体衍射及分析
姜英昭
一、衍射方法 X射线衍射 X - ray diffraction 电子衍射 electron diffraction 中子衍射 neutron diffraction 同步辐射 synchrotron radiation
劳厄法
照相法 单晶体衍射方法
转晶法
魏森堡法 …… 四圆衍射仪法
多晶体衍射方法
粉末照相法 粉末衍射仪法
二、X射线产生
X射线是由高速移动的电子（或离子）在阳极骤然停止运动，一部分能 量转化成热能，另一部分能量转化为X射线光量子而产生的
三、X射线与物质相互作用
四、X射线衍射概念：
1、X射线射入晶体将引起晶体中原子的电子振动，振动的电子发出X射线 ————次生X射线（相干散射） 2、次生X射线与入射X射线波长相同 3、单一原子的次生X射线强度较小，周期性重复原子产生的次生X射线会 发 生干涉现象 4、某些方向上光程差等于波长的整数倍时，次生X射线才可以叠加形成衍射线 布拉格定律：2dsinθ=nλ
二、晶胞参数测定方法
• 间接方法；直接测量某一衍射线的θ角，然后通 过晶面间距公式、布拉格公式计算出晶格常数。
• 以立方晶体为例，其晶面间距公式为：
•
3
a d
H
2
K
2
L
2Байду номын сангаас
• 根据布拉格方程2dsinθ=λ，则有：
•
a
H
2
K
2
L
2
2 sin
（钙钛矿结构材料——锶钛矿）
X射线物相分析
物相定性分析：确定物质（材料）由哪些相组成 一是确定材料的组成元素及其含量 —成份分析 二是确定这些元素的存在状态，即是什么物相 —物相分析 物相定量分析：确定各组成相的含量 方法：经典：与 PDF标准卡片对照 现代： 计算机检索
成分分析：C元素 物相分析：石墨、金刚石、C60
五、X射线衍射方法 （1）粉晶照相法——徳拜粉晶衍射相机
（2）平面探测器粉晶衍射仪 带有稳压稳流装置的X射线发生器 精密的测角仪系统 控制及数据处理系统
六、X射线衍射仪组成：
（利用单色器得到特征X射线）
七、数据分析方法
X射线物相分析
晶胞参数的确定
晶粒尺寸的计算
结晶度的测量 晶粒取向测定 ……
适用范围：晶粒尺寸为10~1000 Å。
中子衍射
①X射线是与电子相互作用，因而它在原子上的散射强度与原子序数成正比， 而中子是与原子核相互作用，它在不同原子核上的散射强度不是随值单调 变化的函数，这样，中子就特别适合于确定点阵中轻元素的位置(X射线灵 敏度不足)和值邻近元素的位置（X 射线不易分辨）； ②对同一元素，中子能区别不同的同位素，这使得中子衍射在某些方面， 特别在利用氢-氘的差别来标记、研究有机分子方面有其特殊的优越性； ③中子具有磁矩，能与原子磁矩相互作用而产生中子特有的磁衍射，通过 磁衍射的分析可以定出磁性材料点阵中磁性原子的磁矩大小和取向，因而 中子衍射是研究磁结构的极为重要的手段； ④一般说来中子比X 射线具有高得多的穿透性，因而也更适用于需用厚容 器的高低温、高压等条件下的结构研究。中子衍射的主要缺点是需要特殊 的强中子源，并且由于源强不足而常需较大的样品和较长的数据收集时间。