X射线衍射方法

X射线衍射方法

照相法 衍射仪法
多晶体衍射方法

德拜法（德拜-谢乐法） 聚焦法 针孔法

单晶体衍射方法
劳埃（Laue）法 周转晶体法 四圆衍射仪
第一节 多晶体衍射方法
一、（粉末）照相法(照相法采用感光底片来检测衍射
线的方向和强度 ) （粉末）照相法以光源（X射线管）发出的单色光 （特征X射线，一般为K射线）照射（粉末）多晶体 （圆柱形）样品，用底片记录产生的衍射线。 用其轴线与样品轴线重合的圆柱形底片记录者称为德 拜（Debye）法； 用平板底片记录者称为针孔法。 较早的X射线衍射分析多采用照相法，而德拜法是常 用的照相法，一般称照相法即指德拜法，德拜法照相装 置称德拜相机
立方晶系衍射花样指数标定
由立方系晶面间距公式[
]
与布拉格方程，可得
m——衍射晶面干涉指数平方和，即 对于同一底片同一(物)相各衍射线条的sin2(从小到
大的)顺序比(因2/4a2为常数)等于各线条相应晶面干 涉指数平方和(m)的顺序比，即
立方系不同结构类型晶体因系统消光规律不同，其产
生衍射各晶面的m顺序比也各不相同。
立方晶系衍射晶面及其干涉指数平方和(m)
照相法的优点：
①所需样品极少，而由试样发出的稀有衍 射线条，除很小一部分外，几乎能全部同时记 录在一张底片上。
②此法可以调整试样的吸收系数，使整个照 片的衍射强度比较均匀。
③保持相当高的测量精度，这些都是其他衍 射方法所不能同时兼得的。
软片作平面式安放，垂直于入射线， 位于样品与射线源之间（背射式）或位于 入射线穿透样品之后的光路上（透射式）
背射和透射平板照相法
德拜相机构造示意图
这种相机是圆筒形的，简里四周贴着 软片．在相机中心有一可以安置试样的中 心轴，并各有调节机构，使试样中心与相 机中心轴线一致而且绕其中心旋转时，没 有任何偏斜。入射线经光阑射至试样处， 穿透试样后的入射线进入后光阑，经过一 层黑纸及荧光屏后被铅玻璃所吸收。
衍射花样的测量和计算
主要是通过测量底片上衍射线条的相对位置计
算角（并确定各衍射线条的相对强度）。 （HKL）衍射弧对与其角的关系如下图所示。
对于前反射区（2<90）衍射 弧对，有 2L＝R· 4 式中：R——相机半径； 2L——衍射弧对间距。 为弧度
衍射弧对与角的关系
若用角度表示
二、 衍射仪法
X射线(多晶体)衍射仪是以特征X射线Байду номын сангаас射多晶体
样品，并以辐射探测器记录衍射信息的衍射实验装 置。 由X射线发生器、X射线测角仪、辐射探测器和辐 射探测电路4个基本部分组成，现代X射线衍射仪还 包括控制操作和运行软件的计算机系统。 X射线衍射仪成像原理(厄瓦尔德图解)与照相法相 同，但记录方式及相应获得的衍射花样[强度(I)对位 置(2)的分布(I－2曲线)]不同。 衍射仪采用的具有一定发散度的入射线，也因 “同一圆周上的同弧圆周角相等”而聚焦，与聚焦 (照相)法不同的是，其聚焦圆半径随2变化而变化。
记录、分析物质Ｘ射线衍射图谱的仪器，形 式多种多样，用途各异。但其构成，都可以纳入 图2.1所示的框图里，其基本的组成部分如下：
X射线测角仪
测角仪是X射线衍射仪的核心部分
。
X射线测角仪结构示意图 C-计数管 D-样品 E-支架 F-接收(狭缝)光栏 G大转盘(测角仪圆) H-样品台 M-入射光栏 O-测角 仪中心 S-管靶焦斑
德拜法的衍射花样
样品制备
粉末样品制备一般经过粉碎（韧性材料
用挫刀挫）、研磨、过筛（250-325目） 等过程，最后粘接为细圆柱状（直径 0.2~0.8mm左右），长度约为10~15mm。 经研磨后的韧性材料粉末应在真空或保 护气氛下退火，以清除加工应力。
软片作圆柱面状安放，样品处于柱 面的轴上，X射线垂直柱面轴线射到样 品上
德拜-谢乐（Debye-Scherrer）照相机及其不同的 底片安装方式的德拜图
底片的安装
德拜相机底片安装方法 （a）正装法 （b）反装法 （c）偏装法
1)正装法：衍射线成对称弧段分布．低 θ 在中间．高 θ在两边， 衍射线对间的距离离S和θ之间的关系为4θR＝S(θ单位为rad)， 或4θR／57.3=S(θ的单位为。) 。2θ较小的衍射线，除了接近 0O者因承光管影响不能出现外其余均能记录在底片上，物相 分析常驻用此法. 2) 倒装法；衍射线也成对称弧段分布，高 θ 在中间，低 θ 在 两边,衍射线对间的距离S和θ之间的关系为(2π—4 θ)R＝S(θ单 位为rad).。 在精确测定中。考虑到底片的长度受各种因素影响而引起 的误差(例如，底片在显影定影过程中的收缩等)．为此，在底 片两边固定两片刀边、使底片曝光过程中留下两条边缘。 此 法常用于点阵常数测定 3)不对称法：低θ在右边，高θ在左边，这时衍射线对间距离S 与对应的θ角的关系为2 θ/ π=S/2W，W的长度可以从底片上直 接量出。
对于背反射区（2>90），有2L＝R· 4（为弧度）。 若用角度表示，则有 式中，＝90－。 当相机直径2R＝57.3mm时，由上述二式有
应用上述各式计算时，值受相机半径误差和底片收
缩误差等的影响。
衍射花样指数标定
衍射花样指数标定，即确定衍射花样 中各线条(弧对)相应晶面(即产生该 衍射线条的晶面)的干涉指数，并以 之标识衍射线条，又称衍射花样指数 化。
1．测角器的衍射几何及构造
目前广泛使用的衍射仪测角器是根据变换聚焦圆半径原 理设计的，在聚焦相机中．入射束光阑至试样间的距离不 变，但各个衍射线束焦点和试样间距离则随衍射角不同而 改变。在衍射仪的测角器中，以探测器来代替原来的照相 底片，为了使这种扫描记录便于实现，让探测器与试样之 间的距离保持不变，并等于光源(F)至试样的距离。这样， 当试样和探测器绕试样中心轴按1：2的转速旋转时，光源 (F)、试样(S)和探测器(G)始终处在由FSG所组成的聚焦圆上， 随着衍射角增大，聚焦圆逐渐减小。当2θ＝0°时，聚焦圃 的半径r=∞，当2θ=180°时，聚焦圆的半径最小， r=SF/2=SG/2。为此，测角器的机构必须完成下列动作：即 试样和探测器同时绕试样表面中心线(即测角器中心轴)转动， 其转速比为1：2。在衍射仪运行中，由于聚焦圆半径是变 化的，所以要求样品表面是平的，并始终与聚焦圆相切。