第四章多晶体分析方法
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• 进行德拜相的指数标定，首先得测量 每一条衍射线的几何位置（2θ角）及 其相对强度，然后根据测量结果标定 每一条衍射线的晶面指数。
衍射花样 标定
• 完成上述测量后，我们可以获得衍射花样 中每条线对对应的2θ角，根据布拉格方程 可以求出产生衍射的晶面面间距d。
• 如果样品晶体结构是已知的，则可以立即 标定每个线对的晶面指数；
• 如果晶体结构是未知的，则需要参考试样 的化学成分、加工工艺过程等进行尝试标 定。
• 在七大晶系中，立方晶体的衍射花样指标 化相对简单，其它晶系指标化都较复杂。 本节仅介绍立方晶系指标化的方法
立方晶体衍射花样 标定
• 立方晶体的面间距公式为 d a h2 k 2 l2
•
将上式代入布拉格方程有：
德拜相机
• 相机圆筒常常设计为内圆周 长为180mm和360mm，对应的 圆直径为φ57.3mm和 φ114.6mm。
• 这样的设计目的是使底片在 长度方向上每毫米对应圆心 角2°和1°，为将底片上测 量的弧形线对距离2L折算成 2θ角提供方便。
底片安装方法
• 1正装法：底片中心开一圆孔， 底片两端中心开半圆孔。底片安 装时光栏穿过两个半圆孔和成的 圆孔，承光管穿过中心圆孔
第四章 多晶体分析方法
§4-1 德拜照相法（德拜-谢乐法）
➢ 粉末多晶中不同的晶面族只要满足衍射条件都将形成各自 的反射圆锥。
➢ 如何记录下这些衍射花样呢？一种方法是用平板底片被X 射线衍射线照射感光，从而记录底片与反射圆锥的交线。 如果将底片与入射束垂直放置，那么在底片上将得到一个 个同心圆环，这就是针孔照相法。
• 2反装法：底片开孔位置同上， 但底片安装时光栏穿过中心孔
• 3偏装法：底片上开两个圆孔， 间距仍然是πR。当底片围成圆 时，接头位于射线束的垂线上。 底片安装时光栏穿过一个圆孔， 承光管穿过另一个圆孔。
偏装法
• 根据衍射几何关系，偏 装法固定了两个圆孔位 置后就能求出相机的真 实圆周长度（图3-6）。
• 在管电压和电流选择好后，就得确定曝光 时间参数。影响曝光时间的因素很多，试 样、相机尺寸、底片感光性能等等都影响 到曝光时间。曝光时间的变化范围很大， 常常在一定的经验基础上，再通过实验来 确定曝光时间。
德拜相的指数标定
• 在获得一张衍射花样的照片后，我们 必须确定照片上每一条衍射线条的晶 面指数，这个工作就是德拜相的指标 化。
sin
2
2
h2 k 2 l 2
Hale Waihona Puke Baidu4a 2
• 公式中，λ2/4a2对于同一物质的同一衍射花样中的各条 衍射线是相同的，所以它是常数。由此可见，衍射花样中 的各条线对的晶面指数平方和（h2+k2+l2）与sin2θ是一 一对应的。令N = h2+k2+l2，则有：
• Sin2θ1:sin2θ2:sin2θ3:…sin2θn = N1:N2:N3:…Nn
➢ 但是受底片大小的限制，一张底片不能记录下所有的衍射 花样。如何解决这个问题？德拜和谢乐等设计了一种新方 法。将一个长条形底片圈成一个圆，以试样为圆心，以X 射线入射方向为直径放置圈成的圆底片（见图3-2）。这 样圆圈底片和所有反射圆锥相交形成一个个弧形线对，从 而可以记录下所有衍射花样，这种方法就是德拜-谢乐照 相法。
• 在确定了靶材后，选择滤波片的原则是：当Z靶 ≤40时，Z滤 = Z靶 - 1；当Z靶 >40时，Z滤 = Z靶 – 2，
德拜法的实验参数选择
• 实验中还需要选择的参数有X射线管的电压 和电流。
• 通常管电压为阳极靶材临界电压的3-5倍， 此时特征谱与连续谱的强度比可以达到最 佳值。
• 管电流可以尽量选大，但电流不能超过额 定功率下的最大值。
• 根据立方晶系的消光规律（表3-1），不同的结构消光规 律不同，因而N值的序列规律就不一样。我们可以根据测
德拜相机
• 德拜相机中试样放置在位于圆筒中心轴线的试样 架上。为校正试样偏心，在试样架上设有调中心 的部件。圆筒半高处沿直径方向开两圆孔，一端 插入光栏，另一端插入承光管。光栏的作用是限 制照射到样品光束的大小和发散度。承光管包括 让X射线通过的小铜管以及在底部安放的黑纸、荧 光纸、和铅玻璃。黑纸可以挡住可见光到相机的 去路，荧光纸可显示X射线的有无和位置，铅玻璃 则可以防护X射线对人体的有害影响。承光管有两 个作用，其一可以检查X射线对样品的照准情况， 其二可以将透过试样后入射线在管内产生的衍射 和散射吸收，避免这些射线混入样品的衍射花样， 给分析带来困难
• 由图可见A+B=2πR，其 中R就是真实半径。所以 偏装法可以消除底片收 缩、试样偏心、相机直 径不准等造成的误差。
德拜法的试样制备
• 首先，试样必须具有代表性；其次试样粉末尺寸 大小要适中，第三是试样粉末不能存在应力
• 脆性材料可以用碾压或用研钵研磨的方法获取； 对于塑性材料（如金属、合金等）可以用锉刀锉 出碎屑粉末
➢ 记录下衍射花样的圆圈底片，展平后可以测量弧形线对的 距离2L，进一步可求出L对应的反射圆锥的半顶角2θ，从 而可以标定衍射花样。
德拜照相法
德拜相机
• 德拜相机结构简单，主 要由相机圆筒、光阑、 承光管和位于圆筒中心 的试样架构成。相机圆 筒上下有结合紧密的底 盖密封，与圆筒内壁周 长相等的底片，圈成圆 圈紧贴圆筒内壁安装， 并有卡环保证底片紧贴 圆筒
• 选择阳极靶和滤波片是获得一张清晰衍射花样的前 提。
• 根据吸收规律，所选择的阳极靶产生的X射线不会被 试样强烈地吸收，即Z靶 ≤ Z样或Z靶 >> Z样。
• 滤波片的选择是为了获得单色光，避免多色光产生 复杂的多余衍射线条。实验中通常仅用靶材产生的 Kα线条照射样品，因此必须滤掉Kβ等其它特征射 线。滤波片的选择是根据阳极靶材确定的。
• 德拜法中的试样尺寸为φ0.2-1×5-15mm的圆柱样 品。制备方法有：（1）用细玻璃丝涂上胶水后， 捻动玻璃丝粘结粉末。（2）采用石英毛细管、玻 璃毛细管来制备试样。将粉末填入石英毛细管或 玻璃毛细管中即制成试样。（3）用胶水将粉末调 成糊状注入毛细管中，从一端挤出2-3mm长作为试 样。
德拜法的实验参数选择
衍射花样 标定
• 完成上述测量后，我们可以获得衍射花样 中每条线对对应的2θ角，根据布拉格方程 可以求出产生衍射的晶面面间距d。
• 如果样品晶体结构是已知的，则可以立即 标定每个线对的晶面指数；
• 如果晶体结构是未知的，则需要参考试样 的化学成分、加工工艺过程等进行尝试标 定。
• 在七大晶系中，立方晶体的衍射花样指标 化相对简单，其它晶系指标化都较复杂。 本节仅介绍立方晶系指标化的方法
立方晶体衍射花样 标定
• 立方晶体的面间距公式为 d a h2 k 2 l2
•
将上式代入布拉格方程有：
德拜相机
• 相机圆筒常常设计为内圆周 长为180mm和360mm，对应的 圆直径为φ57.3mm和 φ114.6mm。
• 这样的设计目的是使底片在 长度方向上每毫米对应圆心 角2°和1°，为将底片上测 量的弧形线对距离2L折算成 2θ角提供方便。
底片安装方法
• 1正装法：底片中心开一圆孔， 底片两端中心开半圆孔。底片安 装时光栏穿过两个半圆孔和成的 圆孔，承光管穿过中心圆孔
第四章 多晶体分析方法
§4-1 德拜照相法（德拜-谢乐法）
➢ 粉末多晶中不同的晶面族只要满足衍射条件都将形成各自 的反射圆锥。
➢ 如何记录下这些衍射花样呢？一种方法是用平板底片被X 射线衍射线照射感光，从而记录底片与反射圆锥的交线。 如果将底片与入射束垂直放置，那么在底片上将得到一个 个同心圆环，这就是针孔照相法。
• 2反装法：底片开孔位置同上， 但底片安装时光栏穿过中心孔
• 3偏装法：底片上开两个圆孔， 间距仍然是πR。当底片围成圆 时，接头位于射线束的垂线上。 底片安装时光栏穿过一个圆孔， 承光管穿过另一个圆孔。
偏装法
• 根据衍射几何关系，偏 装法固定了两个圆孔位 置后就能求出相机的真 实圆周长度（图3-6）。
• 在管电压和电流选择好后，就得确定曝光 时间参数。影响曝光时间的因素很多，试 样、相机尺寸、底片感光性能等等都影响 到曝光时间。曝光时间的变化范围很大， 常常在一定的经验基础上，再通过实验来 确定曝光时间。
德拜相的指数标定
• 在获得一张衍射花样的照片后，我们 必须确定照片上每一条衍射线条的晶 面指数，这个工作就是德拜相的指标 化。
sin
2
2
h2 k 2 l 2
Hale Waihona Puke Baidu4a 2
• 公式中，λ2/4a2对于同一物质的同一衍射花样中的各条 衍射线是相同的，所以它是常数。由此可见，衍射花样中 的各条线对的晶面指数平方和（h2+k2+l2）与sin2θ是一 一对应的。令N = h2+k2+l2，则有：
• Sin2θ1:sin2θ2:sin2θ3:…sin2θn = N1:N2:N3:…Nn
➢ 但是受底片大小的限制，一张底片不能记录下所有的衍射 花样。如何解决这个问题？德拜和谢乐等设计了一种新方 法。将一个长条形底片圈成一个圆，以试样为圆心，以X 射线入射方向为直径放置圈成的圆底片（见图3-2）。这 样圆圈底片和所有反射圆锥相交形成一个个弧形线对，从 而可以记录下所有衍射花样，这种方法就是德拜-谢乐照 相法。
• 在确定了靶材后，选择滤波片的原则是：当Z靶 ≤40时，Z滤 = Z靶 - 1；当Z靶 >40时，Z滤 = Z靶 – 2，
德拜法的实验参数选择
• 实验中还需要选择的参数有X射线管的电压 和电流。
• 通常管电压为阳极靶材临界电压的3-5倍， 此时特征谱与连续谱的强度比可以达到最 佳值。
• 管电流可以尽量选大，但电流不能超过额 定功率下的最大值。
• 根据立方晶系的消光规律（表3-1），不同的结构消光规 律不同，因而N值的序列规律就不一样。我们可以根据测
德拜相机
• 德拜相机中试样放置在位于圆筒中心轴线的试样 架上。为校正试样偏心，在试样架上设有调中心 的部件。圆筒半高处沿直径方向开两圆孔，一端 插入光栏，另一端插入承光管。光栏的作用是限 制照射到样品光束的大小和发散度。承光管包括 让X射线通过的小铜管以及在底部安放的黑纸、荧 光纸、和铅玻璃。黑纸可以挡住可见光到相机的 去路，荧光纸可显示X射线的有无和位置，铅玻璃 则可以防护X射线对人体的有害影响。承光管有两 个作用，其一可以检查X射线对样品的照准情况， 其二可以将透过试样后入射线在管内产生的衍射 和散射吸收，避免这些射线混入样品的衍射花样， 给分析带来困难
• 由图可见A+B=2πR，其 中R就是真实半径。所以 偏装法可以消除底片收 缩、试样偏心、相机直 径不准等造成的误差。
德拜法的试样制备
• 首先，试样必须具有代表性；其次试样粉末尺寸 大小要适中，第三是试样粉末不能存在应力
• 脆性材料可以用碾压或用研钵研磨的方法获取； 对于塑性材料（如金属、合金等）可以用锉刀锉 出碎屑粉末
➢ 记录下衍射花样的圆圈底片，展平后可以测量弧形线对的 距离2L，进一步可求出L对应的反射圆锥的半顶角2θ，从 而可以标定衍射花样。
德拜照相法
德拜相机
• 德拜相机结构简单，主 要由相机圆筒、光阑、 承光管和位于圆筒中心 的试样架构成。相机圆 筒上下有结合紧密的底 盖密封，与圆筒内壁周 长相等的底片，圈成圆 圈紧贴圆筒内壁安装， 并有卡环保证底片紧贴 圆筒
• 选择阳极靶和滤波片是获得一张清晰衍射花样的前 提。
• 根据吸收规律，所选择的阳极靶产生的X射线不会被 试样强烈地吸收，即Z靶 ≤ Z样或Z靶 >> Z样。
• 滤波片的选择是为了获得单色光，避免多色光产生 复杂的多余衍射线条。实验中通常仅用靶材产生的 Kα线条照射样品，因此必须滤掉Kβ等其它特征射 线。滤波片的选择是根据阳极靶材确定的。
• 德拜法中的试样尺寸为φ0.2-1×5-15mm的圆柱样 品。制备方法有：（1）用细玻璃丝涂上胶水后， 捻动玻璃丝粘结粉末。（2）采用石英毛细管、玻 璃毛细管来制备试样。将粉末填入石英毛细管或 玻璃毛细管中即制成试样。（3）用胶水将粉末调 成糊状注入毛细管中，从一端挤出2-3mm长作为试 样。
德拜法的实验参数选择