x射线衍射仪工作原理

1、x 射线衍射仪工作原理精品文档精品文档，可以编辑修改，等待你的下载，管理，教育文档 一 X 射线衍射仪工作原理X射线是利用衍射原理，精确测定物质的晶体结构，织构及应力。对物质进行 物相分析、定性分析、定量分析。广泛应用于冶金、石油、化工、科研、航空航 天、教学、材料生产等领域。特征X射线是一种波长很短(约为20,0.06nm)的电磁波，能穿透一定厚度的物 质，并能使荧光物质发光、照相乳胶感光、气体电离。在用电子束轰击金属“靶” 产生的X射线中，包含与靶中各种元素对应的具有特定波长的 X射线，称为特征 (或标识)X射线。考虑到X射线的波长和晶体内部原子间的距离相近，1912年德国 物理学家劳厄(

2、M.von Laue)提出一个重要的科学预见：晶体可以作为X射线的空间 衍射光，即当一束X射线通过晶体时将发生衍射，衍射波叠加的结果使射线的强度 在某些方向上加强，在其他方向上减弱。分析在照相底片上得到的衍射花样，便可 确定晶体结构。这一预见随即为实验所验证。1913年英国物理学家布拉格父子 (W.H. Bragg, W. .L Bragg) 在劳厄发现的基础上，不仅成功地测定了 NaCl、KCl 等的 晶体结构，并提出了作为晶体衍射基础的著名公式 ?布拉格定律 ：2dsin,n,式中入为X射线的波长，n为任何正整数。当X射线以掠角9 （入射角的余 角，又称为布拉格角 ） 入射到某一点阵晶格间

3、距为 d 的晶面面上时，在符合上式的 条件下，将在反射方向上得到因叠加而加强的衍射线。二,X射线衍射的应用1、当X射线波长入已知时（选用固定波长的特征X射线），采用细粉末或细粒 多晶体的线状样品 ,可从一堆任意取向的晶体中，从每一 9 角符合布拉格条件的反 射面得到反射。测出9后，利用布拉格公式即可确定点阵平面间距 d、晶胞大小 和晶胞类型 ;2、利用X射线结构分析中的粉末法或德拜-谢乐（DebyeScherrer）法的理论 基础，测定衍射线的强度 , 就可进一步确定晶胞内原子的排布。3、 而在测定单晶取向的劳厄法中所用单晶样品保持固定不变动（即 9 不变）, 以辐射线束的波长入作为变量来保证

4、晶体中一切晶面都满足布拉格条件，故选用连 续X射线束。再把结构已知晶体（称为分析晶体）用来作测定，则在获得其衍射线方 向9后,便可计算X射线的波长入，从而判定产生特征X射线的元素。这便是X 射线谱术 , 可用于分析金属和合金的成分4、X射线衍射在金属学中的应用：X射线衍射现象发现后，很快被用于研究金属和合金的晶体结构，已经成为研 究晶体物质和某些非晶态物质微观结构的有效方法。（1）物相分析 是X射线衍射在金属中用得最多的方面，又分为定性分析和定量 分析。定性分析是把对待测材料测得的点阵平面间距及衍射强度与标准物相的衍射 数据进行比较，以确定材料中存在的物相 ; 定量分析则根据衍射花样的强度，确

5、定 待测材料中各相的比例含量。（2）精密测定点阵参数 常用于相图的固态溶解度曲线的绘制。溶解度的变化往 往引起点阵常数的变化 ; 当达到溶解限后，溶质的继续增加引起新相的析出，不再 引起点阵常数的变化。这个转折点即为溶解限。另外点阵常数的精密测定可获得单 位晶胞原子数，从而可确定固溶体类型 ; 还可以计算出密度、膨胀系数等有用的物 理常数。 精品文档，可以编辑修改，等待你的下载，管 理，教育文档 精品文档 精品文档，可以编辑修改，等待你的下载，管 理，教育文档 (3) 取向分析 包括测定单晶取向和多晶的结构 ( 如择优取向 ) 。测定硅钢片的取 向就是一例。另外，为研究金属的范性形变过程，如孪

6、生、滑移、滑移面的转动 等，也与取向的测定有关。(4) 晶粒( 嵌镶块 )大小和微观应力的测定 由衍射花样的形状和强度可计算晶粒 和微应力的大小。在形变和热处理过程中这两者有明显变化，它直接影响材料的性 能。(5) 宏观应力的测定 宏观残留应力的方向和大小，直接影响机器零件的使用寿 命。利用测定点阵平面在不同方向上的间距的改变，可计算出残留应力的大小和方 向。(6) 对晶体结构不完整性的研究 包括对层错、位错、原子静态或动态地偏离平 衡位置，短程有序，原子偏聚等方面的研究 (见晶体缺陷 )(7) 合金相变 包括脱溶、有序无序转变、母相新相的晶体学关系，等等。(8) 结构分析 对新发现的合金相进行测定，确定点阵类型、点阵参数、对称 性、原子位置等晶体学数据。(9) 液态金