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4－3 X射线衍射仪



X射线衍射仪是根据晶体对X射线衍射的几何原 理设计制造的衍射实验仪器。 1912年布拉格(W.H.Bragg)最先使用电离室探 测X射线信息的装置，即最原始的X射线衍射仪。 1943年弗里德曼(H.Fridman)设计出近代X射线 衍射仪。 50年代X射线衍射仪得到了普及应用。 随着科学技术的发展，衍射仪向高稳定、高分 辨、多功能、全自动的联合组机方向发展。

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指数化原理方法

衍射方向：
sin 2
2
4a 令 H 2 K 2 L2 N
2 2 2 ( H K L ) 2
在同一衍射花样中，各衍射线条的sin2顺序比 为： sin2 1 : sin2 2 : sin2 3 : N1 : N2 : N3 : 根据衍射花样的系统消光规律，四种立方结构 的干涉指数平方和的顺序比是各不相同的。对 照P58表4－1对各衍射线进行指数化。
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一、X射线衍射仪的基本组成
1.X射线发生器； 2.衍射测角仪； 3.辐射探测器； 4.测量电路； 5.控制操作和运行软件的 电子计算机系统。 X射线仪结构框图。

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二、X射线衍射仪的原理
在测试过程，由X射线管发射出的X射线照 射到试样上产生衍射现象； 用辐射探测器接收衍射线的X射线光子，经 测量电路放大处理后在显示或记录装置上 给出精确的衍射线位置、强度和线形等衍 射信息； 这些衍射信息作为各种实际应用问题的原 始数据。

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三、测角仪

测角仪是X射线衍射仪的核心组成部分 试样台位于测角仪中心，试样台的中心轴ON 与测角仪的中心轴(垂直图面)O重合。 试样台既可以绕测角仪中心轴转动，又可以绕 自身中心轴转动。 测角仪的构造
测角仪的衍射几何
测角仪的光路布置
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测角仪的构造

入射线从X射线管 焦点S发出，经入 射光阑系统A、 DS投射到试样表 面产生衍射，衍 射线经接收光阑 系统B、RS进入 计数器D。
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第四章 多晶体分析方法
粉末照相法 X射线衍射仪 衍射花样标定 点阵常数精确测定
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4－1 粉末照相法

多晶体粉末的衍射花样可以用照相法和衍射仪 法获得。 照相法根据试样和底片的相对位置不同可分为 三种：
德拜－谢乐法（Debye-scherrer
method）：底片位 于相机圆筒内表面，试样位于中心轴上； 聚焦照相法（focusing method）：底片、试样、X 射线源均位于圆周上； 针孔法（pinhole method）：底片为平板形与X射线 束垂直放置，试样放在二者之间适当位置。
2 1 e4 3 1 cos 2 2 M 2 I I 0 2 4 2 VFHKL P 2 e A( ) 32R m c V0 sin cos

在计算相对强度时，对同一试样，同一衍射条 件，可以用若干个衍射线条相比较，于是强度 公式简化为：
I相 F
2 HKL
1 cos 2 2 M P 2 e A( ) sin cos
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3、衍射花样的测量和计算

角的计算 如图
S R 4 θ S θ 4R S 180 S θ 57.3 4R π 4R
对背射区，即2>90°时
S R 4 φ S θ 90- 57.3 4R
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试样
R
4－2 衍射花样标定（指数化）
通过照相法和衍射仪法获得的衍射花样， 存在许多衍射线条（峰），每一个衍射 峰代表一组干涉面，将这些干涉面指数 标定出来就是“指数化”要完成的任务。 “指数化”程序：衍射花样的获得（照 相法和衍射仪） 衍射线条（峰）位置 计算得到或d值 计算衍射线条（峰） 顺序比（sin21 ：sin22 ：sin23 …） 判断晶型并标定指数。

德拜－谢乐法，简称德拜法，是照相法中最基 本的方法。本节主要简介这一方法。
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德拜照相法
1、德拜相机结构

德拜法又称 德拜－谢乐 法。德拜相 机结构如图。
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2、底片的安装有三种方法（如图）：
正装法
底片中心安放在承光管位置。常用 于物相分析。 反装法 底片中心孔安放在光阑位置。可 用于点阵常数的测定。 不对称装法 底片上有两个孔，分别安放在 光阑和承光管位置。该法可直接由底片上测 算出圆筒底片的曲率半径，因此可以校正由 于底片收缩、试样偏心以及相机半径不准确 所产生的误差，它适用于点阵常数的精确测 定。
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指数化注意问题

衍射花样特征反映了系统消光的结果。干涉面 指数可以通过 H 2 K 2 L2 N 算出。 通常情况下，衍射花样是用单一X射线K辐照 获得的，如果所用K系X射线未经滤波，则每一 族反射面将产生K和K两条衍射线，它们的干 涉指数是相同的，这种情况在精确测定点阵常 数时有时会碰到，在指数化前首先要识别出K 和K线条，识别依据为： sin
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测角仪的衍射几何


按Bragg-Brentano聚焦 原理，图中除X射线管 焦点S之外，聚焦圆与 测角仪只能有一个公共 交点F。 聚焦圆半径r与θ角关系 为：
R cos sin 2r 2 布置

<，存在如下固定关系： sin




常数
在入射线中，K比K强度大3～5倍，因此在衍射线
中K的强度要比K大得多。
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立方晶系衍射花样特征


简单立方衍射花样中头两条衍射线的干涉指数 为100和110，而体心立方头两条线为110和 200。其中100和200的多重因子为6，110的多 重因子为12，因此，一般情况下，在简单立方 衍射花样中，第二条衍射线的强度比第一条强， 而体心立方衍射花样中，第一条衍射线的强度 比第二条强；简单立方衍射线数目比体心立方 几乎多一倍，且在其均匀序列中第六、七两条 线间距明显拉长。 面心立方衍射花样中成对的线条和单根的线条 交替地排列。