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X射线衍射谱线的线形分析

包括固溶体中原子类聚及短程序测定、时效 过程预沉淀研究、热漫散射研究、非晶态物质 结构及结构弛豫测定、弹性系数及弹性振动谱 研究。
(4) 利用小角度散射强度
包括回转半径测定、大分子量测定、生物组 织结构测定、固体内部及某些表面缺陷研究、 纤维分析研究。
(5) 利用非相干散射强度
研究原子中电子的动量分布、直接测定金属 布里渊区中费米面形状、进行化学键研究。
X射线衍射谱线的线形分析
一、绪论 二、衍射谱线的数学表达
三、宽化效应及卷积关系
四、谱线宽化效应的分离 五、不完整晶体结构表征 六、注意事项及应用实例
一、绪论
1、发展简史 2、应家的贡献
5、几点应用要领
X射线分析技术的应用范围非常广泛,成 为一种重要的实验手段和分析方法。 随着机械及微电子技术的发展,仪器设备 的检测精度及可靠性逐渐提高,尤其是同步 辐射光源的出现以及计算机技术的引入,构 成了近代X射线分析技术。
(2) 利用衍衬成象及X射线干涉
研究对象是近完整及完整晶体,研究内 容包括:动力学衍射理论研究、宏观晶体 缺陷观察及分析、单个微观晶体缺陷观察 及分析、柏氏矢量测定、晶体生长机理研 究、晶片弯曲度及弯曲方向测定、点阵参 数高精度测定、折射率测定、晶体结构因 数测定。
(3) 利用大角度相干漫散射强度
2、应用概况
(1) 利用布拉格衍射峰位及强度
结构分析:晶体结构测定、物相定性和定 量分析、相变研究、薄膜结构分析等。 取向分析:晶体取向测定、解理面及惯析 面测定、晶体形变研究、晶体生长研究、多 晶材料织构测定和分析等。
点阵参数测定:固溶体组分测定、固溶 体类型测定、固溶度测定、相图中边界测 定、宏观弹性应力及弹性系数测定、热膨 胀系数测定等。 衍射线形分析:晶粒度和嵌镶块尺度测 定、冷加工形变研究和微观应力测定、层 错测定、有序度测定、点缺陷统计分布及 畸变场测定等。
以劳厄方程和布拉格定律为代表的X射线 晶体衍射几何理论,不考虑X射线在晶体中 多重衍射与衍射束之间 以 及 衍射束与入射束 之间的干涉作用,称为X射线运动学理论。 厄瓦尔德 1913 年提出倒易点阵的概念,并 建立X射线衍射的反射球构造方法。
晶体不完整性将造成布拉格反射强度减弱 及漫散射现象 ,使布拉格反射宽化及强度弥 漫起伏。 上世纪二十年代,康普顿等发现了X射线非 相干散射现象,称为康普顿散射。 Guinier和Hosemann 于1939年分别发展了 X射线小角度散射理论。
最早利用电离室直接探测 X 射线,随后则普 遍采用照相底片,照相法目前仍在应用。 上世纪廿年代末期 Geiger 与 Mü ller 制成改进 型盖革计数器,此后发展了正比计数器和闪烁 计数器。 目前新型探测器包括:固体探测器、位敏探 测器及超能探测器。
(3) 分析方法
劳厄法:是劳厄等人在 1912 年首先创用 的方法,当时是利用单晶试样和白色X射线 束进行实验。 周转晶体法: 1913 年首先应用,利用旋 转单晶试样和单色X射线束进行实验。 德拜谢乐法:1916年德拜及谢乐等利用此 方法及单色X射线,对粉末或多晶块状试样 进行实验。
衍射仪法: 1928 年 Geiger 与 Miiller 首先应用 盖革计数器制成衍射仪。现代衍射仪则是在上 世纪四十年代 Friedman设计基础上发展起来的, 目前广泛应用计算机技术,已达到全自动的程 度。衍射仪通常应用单色X射线。 小角度散射法:根据入射束附近小角度范围 ( 几度 ) 以内散射强度的分布,可以探测试样中 微小的散射区 ( 几十至几百个埃 ) 的形状、大小、 分布状态,或大分子化合物的分子量、取向排 列等信息。这些散射区与基体中的电子密度应 有一定的差异。
Kato和Lang 于 1959年发现了 X 射线干涉 现象,发展了X射线波的干涉理论。 上世纪六十年代,研究射线透过材料后 发现,在吸收限波长高能量侧的 X射线吸收 系数振荡,称为扩展X射线吸收限精细结构 简称EXAFS。 近三十年内,在X射线分析的基础理论研 究方面,一直没有重大突破。
(2) 实验设备
1913年Coolidge制成封闭式热阴极管。 上世纪四十年代末Taylor等研制出旋转阳极即 转靶装置。 上 世 纪 五十年代Ehrenberg与Spear 制 成 细 聚 焦X射线管,其焦斑直径可降至50μm或更小。
随后,出现脉冲X射线发生器以产生X射线脉 冲,每个脉冲持续时间为亚毫微秒量级。 上 世 纪 七十年代以来最有前途的射线源即同 步辐射源,具有通量大、亮度高、 频 谱 宽 、 连 续可调、准直性好、具有特定时间结构、偏振 性好、光谱纯洁波等。
(6) 利用吸收限精细结构
测定晶态及非晶态物质局域短程结构、测定 生物大分子中配位体距离、表面吸附分子状态 研究、催化剂原子价态及配位环境测定。
3、未来发展动向
X 射线多晶体衍射实验技术上最重大的进步 是同步辐射和计算机技术的应用。 为了更细致地研究过程动力学,具有更高时 间分辨率、更快地记录衍射谱的方法。更高强 度的光源、光学元件、更高灵敏度和读出速度 的探测器及相关电子学器件的发展等。
1、发展简史
(1) 基础理论
德国物理学家伦琴于 1895年偶然发现了一种 不可见的未知辐射线,称之为X射线。
1895年11月8日(星期 五) ,伦琴给他妻子 Bertha拍的左手透视 片,手上戴有戒指。
1896年2月8日,X射线在美国首次用于临 床诊断
1912年劳厄等发现X射线衍射现象,证实X射 线的电磁波本质及晶体原子周期排列。 随后,布拉格进行了深入研究,认为各衍射 斑点是由晶体不同晶面反射所造成的,导出了 著名的布拉格定律。
貌相法: 是利用X射线在晶体中传播及衍射 的动力学及运动学原理,根据晶体中完整及非 完整部分衍射的衬度变化及消光规律,来检查 近完整晶体材料和器件表面和内部微观结构缺 陷的一种方法。
四圆衍射仪法: 试样(多为单晶体 )可依四方 向旋转,以便在空间各个方位收集衍射强度数 据,对单晶结构分析极为有利。某些漫散射工 作也需应用这种衍射仪。
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