南京工业大学材料学院材料现代分析测试技术复习整理资料.doc

第一章X射线衍射分析

一、X射线的性质：

1、本质是电磁波0.01~1000A.介于紫外线和?射线之间

2、波粒二象性：E=h c/ X ； p=h/X

二、X射线的获得

1、条件：A产生并发射自由电子B在真空中迫使电子朝一定的方向加速，以获得尽可能高的速度C在高速电子流运动的方向设一障碍、使高速运动电子突然受阻而停止

2、射线的获得仪器：AX射线机B同步辐射X射线源C放射性同位素X射线源

三、X射线谱：A连续X射线谱（从阴极发岀的电子在高电压下以极大速度向阳极运动，撞到阳极上的电子数量极多，这些电子的碰撞时间和条件各不相同，而口有的电子还可能与阳极作多次碰撞而逐步转移能量，从而产生的X射线有各种不同的波长；极限波长X0=hc/ev,取决于管电压、管电流、原子序数）

B特征X射线（若干个特定波长的X射线，取决于靶材料，根本原因是原子内层电子的跃迁）四、X射线与物质的相互作用：

A：一部分光子由于与原子碰撞改变方向，造成散射线。B :另一部分光子可能被原子吸收，发生光电效应。C：部分光子能量可能在与原子碰撞过程中传递给了原子，成了热振动能量注意：产生了散射X射线、电子、荧光X射线、热能。主耍应用：（荧光X射线光谱分析，X 射线光谱分析、X光电子能谱分析、X射线衍射分析）

1、散射现象

A：相干散射（X射线散射线的波长与入射线相同，并且有一定的相位关系，它们可以相互干

涉形成衍射图样，称为相干散射）B：不相干散射（X射线光子与自由电子撞击时，光子的部分能量损失，波长变长，因此与入射光子形成不相干散射）

2、光电吸收（光电效应）：当X射线的波长足够短的时候，其光子的能量大，以至于可以把原

子中处于某一能级上的电子打出来，而它本身则被吸收。它的能量传递给该电子，使之成为具有一定能量的光电子，并使原子处于高能的激发态

五、X射线的吸收及应用

1、强度衰减规律：当X射线穿过物体时，其强度按指数下降

I=I

Oe _l，lX U

r

是线吸收系数与吸收体的密度原子序数Z及X射线波长

I=Io ；U mI> X l，

m

是质量吸收系数只与吸收体原子序数和X射线波长有关

X射线波长越短，吸收体原子越轻（Z越小），则透射线越强。曲线的突变点的波长为吸收限

2、X射线滤波片：A、原理：利用吸收限两边吸收系数相差十分悬殊的特点

B、滤波材料的原子序数一般比X射线管靶子材料的原子序数小1〜2

七、劳厄方程、布拉格定律、倒空间衍射公式三个衍射公式推导时三个假设：

A：入射线和衍射线都是平而波

B：原子的尺寸忽略不计，原子中各电子发出的相干散射是从原子中心发出

C：晶胞中只有一个原子，即晶胞是简单的

布拉格定律：d sinO=n入

X射线在晶面上的“反射，与可见光的镜而反射不同点？

A：可见光的反射只限于物体的表面，而X射线的反射实际上是受X射线照射的所有原子的散射线干涉加强而成B：可见光的反射无论入射光线以何种角度入射都会发生，而X射线只有子啊满足布拉格公式的某些特殊角度才能发射，因此X射线是选择反射

八、X射线衍射方法

衍射方法波长e 实验条件

劳厄法变不变连续x射线照射固定的单晶体

转晶法不变部分变单色x射线照射转动的单品体

粉晶法不变变单色X射线照射粉晶或多晶试样

衍射仪法不变变单色X射线照射多晶或转动的单晶

九、X射线衍射线束的方向和强度

A :方向只与X射线波长，晶胞的形状、大小、以及入射线与晶体的相对方位有关

B :强度主要与晶体结构（原子的种类、数目、排列方式）、晶体的完整性、以及参与衍射的晶体的体积等有关

注意:布拉格方程仅能确定衍射方向不能确定衍射强度，满足布拉格衍射条件不一定有强度，还应考虑结构消光现象

1、原子散射因子：f二一个原子的相T•散射波振幅/一个电子的相T•散射波振幅E a/E c 结构因子：

I F丨二一个晶胞的相T•散射波振幅/一个电子的相T•散射波振幅Eb/Ec 消光现象：原子在晶体中位置不同或种类不同引起某些方向上衍射线消失的现象简单点阵：结构因数与hki无关，即hki为任意整数时均能产生衍射

体心点阵：当h+k+l为奇数F=0无衍射，当为偶数有衍射

而心点阵：hki全奇全偶F=4f,可衍射，奇偶混合F=0,无衍射

十、单晶体的研究方法

A劳厄法（连续X射线）应用：测定晶体取向、观察晶体对称性、鉴定晶体是否是单晶以及粗略观测晶体完整性

B转晶法：（散射X光照转动单晶）应用：测定单晶试样晶胞常数、观察晶体系统消光规律以确定空间群

C、魏森宝照相法和旋进照相法：（运动底片运动晶体）应用：主要用于测定品体结构十一、X射线衍射仪（微区衍射仪、双晶衍射仪）

构造:X射线发生器、测角仪、X射线强度测试系统、衍射仪控制和衍射数据采集处理系统射线机工作方式：A、连续扫描：优点是快速而方便，缺点是由于机械设备及计数率仪等

的之后效应和平滑效应，使纪录纸上描出的信息总是落后与探测器接收到的，造成衍射峰位向扫描方向移动、分辨率降低、线形畸变

B、步进扫描：优点与连续扫描法比较，无滞后及平滑效应，因此衍射线峰位止确、分辨力好

3、X射线衍射进行物像定性分析和定量分析的依据是啥，x射线粉末衍射法物像定性分析过程。X射线粉末衍射仪法物相定量分析方法、

定性分析依据：任何一种物质都具有特定的晶体结构。在一定波长的X射线照射下，每种晶体物质都给出自己特有的衍射花样，每一种物质和他的衍射花样都是一一对应的，不可能有两种物质给出完全相同的衍射花样。如果在试样中存在两种以上不同结构的物质时，每种物质所特有的花样不变，多相试样的衍射花样只是由他所含物质的衍射花样机械叠加而成

分析过程：1通过试验获得衍射花样2计算面间距d值和测定相对强度1/Il （II为最强线的强度）值定性分析以20<90的衍射线为最要依据

定量分析依据：各相的衍射线强度随该相含暈的增加而提启，由于各物相对X射线的吸收不同, 使得“强度''并不正比于“含量"，而需加以修正

方法：外标发内标发K值发直接比较法

对一张混合物相的X射线衍射图进行定性分析时，应注意哪几个问题？

（1） d值比相对强度更为重要，核对时d值必须相当符合，一般只能在小数点后第二位有分歧; （2）低角度的d值比高角度的d值更重要；（3）了解试样的来源、化学成分、和物理特性等对于做出正确的结论很重要，可以为做出正确的结论做帮助（4）在进行多相混合试样的分析时，不能耍求一次就将所有衍射线都能核对上，因为他们可能不是同一物相产生的，应首先将能核对的部分确定，然后再核对留下的部分，逐个解决（5）尽可能将X射线物相分析与其他分析方法结合

4、粉晶X射线衍射卡片（JCPDS或PDF卡片或ASTM ）检索手册的基本类型有哪几种？

字母索引按物质英文名称的字母顺序

哈那瓦特索引8条强线按d值相对强度递减顺序排列