多晶体分析方法(XRD)

四、多晶体分析方法

一、德拜—谢乐法

德拜相机为圆筒形暗盒，相机圆筒常常设计为内圆周长为180 mm 和360 mm ，对应的圆直径为57.3 mm 和114.6 mm 。

（一）、德拜相的摄照

（1）、底片安装

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。

反装法：底片开孔位置同上，但底片安装时光栏穿过中心孔。

偏装法：底片上开两个圆孔，间距仍然是R 。当底片围成圆时，接头位于射线束的垂

线上。底片安装时光阑穿过一个圆孔，承光管穿过另一个圆孔。

（2）、摄像规程的选择

（a ）X 射线管阳极靶材元素

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,1Z Z Z Z Z Z ≤=+阳阳阳样样样或

（b ）滤波片

滤波片的选择是根据阳极靶材确定的。滤波片原子序数低

于靶材元素原子序数，在确定了靶材后，选择滤波片的原则是：

40140,2Z Z Z Z Z Z ≤=-=-靶滤靶靶滤靶当时，；当＞时

（c ）管电压

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。

（三）、德拜相的误差及修正

（1）试样吸收

理论衍射线为自试样中心发出,形成4θ角的圆锥，与圆筒底

片相交的弧对距离为02L 但实际上入射线易被试样吸收，仅在

表面一薄层产生衍射线,实测弧对2L 外缘宽于理论02L ，

00222222L L L L ρρ=+=-外缘外缘，或，ρ为试样直径。

（2）底片伸缩误差

如果底片未贴紧相机内径、相机半径误差、底片冲洗干

燥后伸缩 ，对此要加以校正。从偏装底片上可以直接测量

出底片所围成圆筒的周长，这个周长称为有效周长0C 。

0C A B =+

（四）、德拜相的分析计算

通常低角线条较窄且清晰，附近背底较浅，高脚线条则相

反，θ特别高的线条，还能看到分离的K α双线。

（1）对各弧对标号

过底片中心画一基准线，并对各弧

对进行标号。从低角区起，按θ递增顺序

表上1-1’，2-2’，3-3’等。

（2）测量有效周长0C

0C A B =+在高低角区分别选出一个弧对，测量A 、B 值并按公式计算有效周长。

（3）测量并计算弧对的间距

测量底片上全部弧对的距离。

对低角的线条，只要测得弧线外缘距离，根据0222L L ρ=-外缘计算出02L

对于高角线条，如5-5’弧对，可测52L ，根据有效周长即可计算出

()()50522'L C L =-外缘內缘。

（4）计算θ，o

00

9022L K L C θ=⋅=⋅。 （5）计算d ，/2sin d λθ=

如果K α双线能分开，λ采用相应值，否则采用双线的权重平均值。

（6）估计各线条的相对强度值1/I I

1I 指最强的强度，I 为任一线的强度。用目测法将黑度最大的线条强度定为100 (即100%)，其余可酌情定值。

（7）查卡片

根据d 系列与I 系列，对照物质的标准卡片，若与某卡片很好的吻合，则该卡片所载物质即为待定物质。d 系列为主要的依据。

（8）标注衍射线指数 (指标化)，判别点阵类型

根据布拉格公式，确定照片上每一条衍射线条的晶面指数。

（9）计算点阵参数

222a

d H K L =++， 则222sin 22H K L d

a λ

λθ==++， 两边平方()222222sin 4H K L d λθ=

++，即掠射角正弦的平方比等于干涉面指数平方和

之比。 对于简单立方点阵，面指数平方和纸币为1:2:3:4，体心立方点阵2:4:8:10，面心立方点阵3:4:8:11:12:16:19，计算出2

sin θ的连比，即可判断点阵类型。

注：

当采用114.6 mm 的德拜相机时，测量的衍射线弧对间距(2L)每毫米对应的2θ角为1 若采用57.3 mm 的德拜相机时，测量的衍射线弧对间距(2L)每毫米对应的2θ角为

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二、X 射线衍射仪 一、X 射线测角仪

X 射线衍射仪由X 射线发生器、测角仪、辐射探测器、记录单元或自动控制单元等部分组成，其中测角仪是仪器的中心部分。

衍射仪采用具有一定发散度的入射线，也用“同一圆周上的同弧圆周角相等”的原理聚焦，不同的是其聚焦圆半径随2θ的变化而变化。

衍射仪法与德拜法的区别

1) 接收X 射线方面衍射仪用辐射探测器，德拜法用底片感光；

2) 衍射仪试样是平板状，德拜法试样是细丝。衍射强度公式中的吸收项μ不一样；

3) 衍射仪法中辐射探测器沿测角仪圆转动，逐一接收衍射，德拜法中底片是同时接收衍射。

-2θθ联动: 试样表面处在入射线和衍射线的反射位置

上，确保狭缝光阑、探测器处于衍射方向，接收相应晶面的衍

射线，即试样台转过θ时，计数管转过2θ。

在运转过程中，聚焦圆时刻在变化着，当θ较小时其直径

较大，θ增大时则相反。

多晶体中晶粒取向混乱，在入射线照射到试样表面的大量

晶粒时，只有那些平行于试样表面、满足布拉格方程的晶面产

生衍射线，而且反射是瞬时的。而其它晶面虽满足布拉格方程，

但与试样表面不平行，产生的衍射线不能会聚于狭缝光阑而

接收。可见衍射仪接收的衍射线强度小于德拜法。

（一）、光学布置

梭拉狭缝由一系列金属片组成，限制竖直方

向的射线发散。发散狭缝、防散射狭缝和接受狭

缝限制衍射线的水平发散，只让处于平行方向的X

射线通过，狭缝增大可以获得较强射线。

（二）、试样

平板试样。粉末颗粒大小适中，过粗难压紧成型，

且照射的颗粒少，衍射强度不稳定；过细使衍射线宽化，

并妨碍弱线的出现。

（三）、弯晶单色器

消除K β线，降低由于连续X 射线及荧光辐射所产

生的背底。

二、探测器与记录系统

（一）、探测器

(1) 正比计数器 (PC)

测角仪圆为反射球，聚焦圆为倒易球