X射线多晶衍射方法及应用

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2.3 点阵常数的精确测定
一、基本原理 二、点阵常数测量中的误差来源 三、精确测定点阵常数的方法
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一、基本原理
点阵常数是晶体物质的基本结构参数，它随化学成分和外 界条件（温度和压力等）的变化而变化。点阵常数的测定 在研究固态相变（如过饱和固溶体的分解）、确定固溶体 类型、测定固溶体溶解度曲线、观察热膨胀系数、测定晶 体中的杂质含量、确定化合物的化学计量比等方面都得到 了应用。由于点阵常数随各种条件变化而变化的数量级很 小（约为10 -5 nm），因而通过各种途径以求测 得点阵常数的精确值就十分必要。
（5）从Hanawalt
d
（6）如果待测样数列中第三个d值在索引各行军找不到对应，说明该衍射花 样的最强线与次强线并不属于同一物相，必须从待测花样中选取下一根线作
为次强线，并重复（ຫໍສະໝຸດ Baidu）的检索程序。
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二、物相定量分析
（一）物相定量分析原理 （二）定量分析方法
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（一）物相定量分析原理
物相定量分析的依据是：各相衍射线的强度，随该相含量的增加而提 高。由于试样对X射线的吸收，使得“强度”并不正比于“含量”，
2 （3）时间常数 （1）狭缝宽度 （2）扫描速度
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2.2 X射线物相分析
一、物相定性分析 二、物相定量分析
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一、物相定性分析
（一）基本原理 （二）粉末衍射卡片（PDF） （三）索引 （四）物相定性分析的过程 （五）计算机自动检索
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（三）索引
1 根据物质英文名称的第一个字母顺序排列 2 当检索者完全没有待测样的物相或元素信息时，可以使用数字索引
1
PC
2
SC）
3
SSD）
4
PSPC）
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（三）计数电路
计数器的主要功能是将X射线的能量转换成电脉冲信号。此外还要将所输出 的电脉冲信号转变成操作者能直接读取的数值。
1 在衍射测量时，进入计数器的除了试样衍射的特征X射线外，尚有连续X射
线、荧光X射线等干扰脉冲。 2 定标器可对脉冲进行累进计数。 3 计数率仪的功能是把从脉冲高度分析器传来的脉冲信号转换为与单位时间脉 冲数成正比的直流电压输出。
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（四）物相定性分析的过程
1.物相分析步骤
（1）获得衍射花样。
（2）从衍射花样上测量计算出各衍射线对应的面间距及相对强度。
（3）当已知被测样品的主要化学成分时，利用字母索引查找卡片，在包含 主元素的各物质中找出三强线符合的卡片号，取出卡片，核对全部衍射线， 一旦符合，便可定性
（4）在试样组成元素未知的情况下，利用数字索引进行定性分析
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（四）X射线衍射仪的测量
1 衍射强度的测量，多晶体衍射仪测量方法分为连续扫描和步进扫描
（1）连续扫描：将计数器与计数率仪相连接，在选定的2θ角范围内， 计数管以一定的扫描速度与样品联动，扫描测量各衍射角相应的衍射 强度，结果获得2θ曲线。
（2）步进扫描：将计数器与定标器相连，计数器首先固定在起始2 θ
第二章 X射线多晶衍射方法及应用
2.1 2.2 X射线物相分析 2.3 点阵常数的精确测定 2.4 宏观应力测定 2.5 晶粒尺寸和微观应力的测定 2.6 非晶体物质及其晶体化过程的X射线
衍射分析
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2.1 多晶体衍射方法
一、德拜照相法 二、立方系多晶衍射花样的测量、计算和
标定 三、X射线衍射仪
而须加以修正。
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（二）定量分析方法
1 本法是将所测物相的纯相物质单独标定，通过测量混合物样品中欲测
相（j相）某根衍射线条的强度并与纯j相同一线条强度对比，即可定 出j相在混合样品中的相对含量。 2 若待测样品中含有多个物相，各相的质量吸收系数又不同，则定量分 析常采用内标法。该法将一种标准物掺入待测样中作为内标，并事先 绘制定标曲线 。 3 K 4
准确，或因底片未能紧贴相机内腔，或者底片在冲洗过程中收缩或伸 采用底片不对称装法可以纠正这种误差。从不对称底片上，可以直接
测量出底片所围成的圆筒周长，这个周长称为有效周长。
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二、立方系多晶衍射花样的测量、 计算和标定
（一）德拜相的测量和计算 （二）立方晶体衍射花样的标定
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（一）德拜相的测量和计算
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三、X射线衍射仪
（一）X射线测角仪 （二）探测器 （三）计数电路 （四）X射线衍射仪的测量
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（一）X射线测角仪
图6测角仪构造示意图
G—
S—X
D—
H—
F—
C—
E—
K—刻度尺
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图6
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（二）探测器
衍射仪的X射线探测元件为计数管，计数管及其附属电路称为计数器。 目前使用最为普遍的是正比计数器及闪烁计数器
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一、德拜照相法
（一）德拜相的摄照 （二）德拜相机的分辨本领 （三）德拜相的误差及其修正
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（一）德拜相的摄照
1 德拜相机的构造示意图1 (a)主视图；(b) 1—相机盖；2—试样；3—试样杆；4—机身；5— 6—偏心轮；7—槽轮；8—机座；9—滤片；10— 11—承光管；12—荧光屏；13—铅玻璃；14—底片 2 3 （1）正装法。X射线从底片接口处入射，照射试样后从中心孔穿出 （2）反装法。X射线从底片中心孔射入，从底片接口处穿出 （3）不对称装法。在底片上开两个孔，X射线先后从此两孔通过，底片开口
置于前后光阑之间 4 在拍摄粉末相之前，要根据试样和工作要求，选择好摄照规程，包括阳极靶
材、滤波片、管电压、管电流及曝光时间等
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（二）德拜相机的分辨本领
X射线相机的分辨本领表示为：当一定波长的X射线照射到两个面间 距相近的晶面上时，底片上两根相应的衍射线条分离的程度。也可以 表示为：当两种波长相近的X射线照射到同一晶面上时，底片上两根
测量和计算按以下步骤进行
（1）对各弧线对标号
（2）测量有效周长C有效
（3）测量并计算弧线对的间距
（4
θ
（7）查卡片。
（5
d
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（二）立方晶体衍射花样的标定
任取一晶面间距及相应的晶面指数均可求得点阵参数值。用不同的晶 面所算得的数值应基本相同，但其中以高指数（高θ角）所得的比较 准确。
（=(ΔLΔd/d)或=(ΔLΔλ/λ)）（2*26
Δ L
Δ d/d
线条的位置变化；或波长相对变化率为Δ λ/λ
照到同一晶面时，相应衍射线的位置变化。
X射线
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1
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（三）德拜相的误差及其修正
1 试样对X射线的吸收作用将使衍射线偏离理论位置。这种误差，在计
算德拜相时应予以修正。 2 通常将下述几种情况都归结成这种误差。它或是由于相机直径制造不