X射线衍射分析技术综述详解

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 冶金工程专业硕士研究生结课论文论文题目：X射线衍射分析技术综述

课程名称：Modern Material Analytic Technology

专业班级： 201 级硕士研究生

学生姓名：

学号：

学院名称：材料科学与工程学院

学期：第一学期

完成时间： 2015年12月 10 日

目录

摘要 (1)

第一章X射线衍射技术的发展历史 (3)

1.1 X射线的发展历程 (3)

1.2 X衍射仪的发展历史 (5)

1.2.1早期的照相机阶段 (5)

1.2.2衍射仪中期的阶段 (5)

1.2.3近代的电子计算机衍射仪阶段 (6)

第二章X射线衍射的工作原理 (6)

2.1 X射线衍射工作原理 (7)

2.1.1运动学衍射理论 (7)

2.1.2动力学衍射理论 (8)

第三章X衍射仪的构造及功能 (9)

3.1 X射线衍射仪的工作原理 (9)

3.1.1测角仪 (10)

3.1.2 X射线发生器 (11)

3.1.3 X射线衍射信号检测系统 (12)

3.1.4数据处理和打印图谱系统 (14)

第四章X射线衍射技术在材料以及冶金方面的应用 (15)

4.1物相鉴定（物相定性分析） (15)

4.2物相定量分析 (15)

4.3残余奥氏体定量分析 (16)

4.4晶体点阵参数的测定 (16)

4.5微观应力和宏观应力的测定 (16)

4.6结晶度的测定 (18)

4.7晶体取向及织构的测定 (18)

第五章X射线衍射技术未来发展方向 (20)

结束语 (21)

参考文献 (23)

摘要X射线衍射分析技术是一种十分有效的材料分析方法,X射线衍射在材料分析中具有广泛的应用。它不仅可以用来进行材料的物相分析和残余应力的分析,还可以对材料的结晶度、微晶大小以及晶体取向进行测定。可以说是对晶态物质进行物相分析的比较权威的方法。在工程和实验教学上具有广泛的应用。随着技术手段的不断创新和完善，X射线衍射实验在材料成分分析方面有着非常重要的作用，因此X射线衍射在材料分析领域必将有更广阔的发展前景。本文将着重通过对X射线衍射分析技术和X射线衍射仪的介绍，来全面了解其发展历程、工作原理、构造及作用、在冶金及金属材料领域的应用和未来发展方向。

关键词:X射线衍射分析技术、X射线衍射仪、工作原理、结构、应用

Abstract X-ray diffraction analysis technology is effective for material analysis. Thus it is widely used in various research and manufacture not only be used to analyze material of phase and residual stress,also to determine the material of crystallinity, size of Crystallite and Crystal orientation.It is authoritative means to analyze crystalline substance of phase. and be widely applied to the engineering and experiment teaching. According to the scientific means continue to creative and improve, X-ray diffraction plays a important role in the analyze of the material’s component. the X-ray diffraction have a widely developing prospect in the filed of materials analysis.The essay is highlight to introduce the X-ray diffraction analysis technology and X-ray diffractometers, through the analysis can help us to realize the development of X-ray diffraction, the method, structure and function, the application in the filed of metallurgy and metal materials, the develop direction.

Keywords:X-ray diffraction technology; X-ray diffractometers the method of

work;constitution; application

第一章X射线衍射技术的发展历史

1.1 X射线的发展历程

1895年，德国物理学家伦琴发现了X射线,人们马上将其利用来窥视肉眼看不见的表面后的物体,如人体内的骨骼与脏器。1912年劳埃发现了X射线衍射现象。使人们获得了探索人眼无法分辨的微观世界的工具。这两大发现成为人类科学和技术发展史上的重要里程碑。1912年以后X 射线衍射的理论和应用得到了深入广泛的发展,使人们了解了微观世界(原子、分子尺度)。X射线衍射技术成为认识和改造物质结构的有利工具[1]。

人类在利用某种自然现象的时候，未必是先了解这个现象的本质然后再去利用的。X射线发现仅半年就被医学界用来进行骨折诊断和定位了，随后又用于检查铸件中的缺陷和探伤，从而创造了X射线透视技术（radiography）。

1909年，巴克拉（Barkla)利用X射线，发现X射线与产生X射线的物质（靶）的原子序数（Z）有关，由此发现了标识X射线，并认为此X射线是原子内层电子跃迁产生。

1908-1909年，德国物理学家Walte.Pohl，将X射线照金属（相当于光栅），产生了干涉条纹。1910年，厄瓦尔德（Ewald）发现新散射现象，劳埃由此得出：散射间距（即原子间距）近似于1A数量级。

1912年，德国慕尼黑大学物理学家劳厄（M. V. Laue）成功地完成了晶体的X射线衍射实验，获得第一张X射线衍射照片。劳厄的工作奠定了X射线衍射结构分析的基础。随后为解释衍射图象，劳埃提出了劳埃方程；因此他在1914年获得诺贝尔物理学奖。

1913年，布拉格父子导出了简单实用的布拉格方程；随后，厄瓦尔德（Edwald）把衍射变成了图解的形式：厄瓦尔德图解。

1913-1914年，莫塞莱定律的发现，并最终发展成为X射线光谱分析及X射线荧光分析。

1916年，德拜（Debye）谢乐(Scherrer)发明了“粉未照相法”。

1938年，哈那瓦尔特（Hanawalt）建立了系统的X射线物相定性分析方法。

1941年美国材料实验协会（ASTM）将衍射线资料编印成索引及标准卡片，