x射线衍射分析5

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1、X射线衍射系列教程射线衍射系列教程Page 1X X射线衍射分析射线衍射分析-5-5X射线衍射系列教程射线衍射系列教程厚积薄发厚积薄发 学而知新学而知新Page 2第五章 X射线衍射方法 德拜法（德拜德拜法（德拜-谢乐法谢乐法） 照相法照相法 聚焦法聚焦法多晶体衍射方法多晶体衍射方法 针孔法针孔法 X-ray Powder diffraction 衍射仪法衍射仪法 劳埃（劳埃（Laue）法法单晶体衍射方法单晶体衍射方法 周转晶体法周转晶体法 四圆衍射仪四圆衍射仪 CCD系统单晶衍射仪系统单晶衍射仪 X射线衍射系列教程射线衍射系列教程厚积薄发厚积薄发 学而知新学而知新Page 3第一节第一节 多

2、晶多晶X射线衍射发展历程射线衍射发展历程X射线多晶体衍射（射线多晶体衍射（X-ray Polycrystalline diffraction）也称也称X射线粉末衍射（射线粉末衍射（X-ray Powder diffraction），），是是由德国科学家德拜（由德国科学家德拜（Debye）、）、谢乐（谢乐（Scherrer）在在1916年提出的。年提出的。所谓多晶体衍射或粉末衍射是相对于单晶体衍射来命名所谓多晶体衍射或粉末衍射是相对于单晶体衍射来命名的，在单晶体衍射中，被分析试样是一粒单晶体，而在的，在单晶体衍射中，被分析试样是一粒单晶体，而在多晶体衍射中被分析试样是一堆细小的单晶体（粉末）。多

3、晶体衍射中被分析试样是一堆细小的单晶体（粉末）。X射线衍射系列教程射线衍射系列教程厚积薄发厚积薄发 学而知新学而知新Page 4第一节第一节 多晶多晶X射线衍射发展历程射线衍射发展历程初期初期时间大致是从时间大致是从1916年年Debye等提出方法起至等提出方法起至20世纪世纪40年年代。其特征实验技术是以照相底片做记录介质的各种照代。其特征实验技术是以照相底片做记录介质的各种照相机。相机。最初的相机是最初的相机是Debye相机（如下图），为了提高入射光相机（如下图），为了提高入射光的利用率，的利用率，Seemann和和Bohlin发展了利用发散光的聚发展了利用发散光的聚焦相机。焦相机。主要是

4、用来解晶体结构。曾成功地测定了一些元素单质主要是用来解晶体结构。曾成功地测定了一些元素单质（如金属、石墨、金刚石等）的晶体结构及一些简单化（如金属、石墨、金刚石等）的晶体结构及一些简单化合物（如合物（如LiF等）的晶体结构。等）的晶体结构。X射线衍射系列教程射线衍射系列教程厚积薄发厚积薄发 学而知新学而知新Page 5德拜相机构造示意图德拜相机构造示意图 总体是一个金属圆筒，样品粉末置于其中轴线上，照相底片围成圆总体是一个金属圆筒，样品粉末置于其中轴线上，照相底片围成圆筒紧贴于金属圆筒内壁，用平直器从发散筒紧贴于金属圆筒内壁，用平直器从发散X射线中截取一小束准平射线中截取一小束准平行光，垂直投

5、射到粉末条上，产生的衍射圆锥在底片上切割得弧线。行光，垂直投射到粉末条上，产生的衍射圆锥在底片上切割得弧线。X射线衍射系列教程射线衍射系列教程厚积薄发厚积薄发 学而知新学而知新Page 6德拜相机几何原理德拜相机几何原理2L=R*4* /180=(2L/4R)*180/ =(L/2R)*57.3X射线衍射系列教程射线衍射系列教程厚积薄发厚积薄发 学而知新学而知新Page 7德拜相的摄取德拜相的摄取 1 1、制备园柱试样、制备园柱试样 待测物质研磨成粒度小于待测物质研磨成粒度小于45m45m的粉末，取直径为的粉末，取直径为0.20.3mm0.20.3mm的玻璃丝（非晶物质），用普通胶水（非晶物质

6、）均匀涂在玻璃的玻璃丝（非晶物质），用普通胶水（非晶物质）均匀涂在玻璃丝上，将粉末均匀地滚粘在玻璃丝上，厚度适当，制成直径丝上，将粉末均匀地滚粘在玻璃丝上，厚度适当，制成直径0.31.0mm0.31.0mm的园柱形试样。的园柱形试样。 2 2、安装试样、安装试样 取取D=573mmD=573mm相机一个，截取相机一个，截取20mm20mm长度一段试样，用橡皮泥将长度一段试样，用橡皮泥将其固定在相机盖中心轴上，要尽量安正，试样垂直于相机盖平面，其固定在相机盖中心轴上，要尽量安正，试样垂直于相机盖平面，然后调整：将相机盖装好，从入口和出口看去，转动试样，同时然后调整：将相机盖装好，从入口和出口看去

7、，转动试样，同时通过盖上的四个罗柱调整至试样恰在试样的中心，在转动时，目通过盖上的四个罗柱调整至试样恰在试样的中心，在转动时，目视试样不动为止。此时试样在正确的位置。视试样不动为止。此时试样在正确的位置。X射线衍射系列教程射线衍射系列教程厚积薄发厚积薄发 学而知新学而知新Page 8 3 3、安装底片、安装底片 在暗室中将底片装入相机，采用正装法：底片接口在入口处，底在暗室中将底片装入相机，采用正装法：底片接口在入口处，底片中间开园孔，安于出口处。要求装正、装平、装片恰在相机的槽内。片中间开园孔，安于出口处。要求装正、装平、装片恰在相机的槽内。然后盖上相机，注意不要碰坏试样，在入口安上光阑，在

8、出口安上荧然后盖上相机，注意不要碰坏试样，在入口安上光阑，在出口安上荧光屏。光屏。 4 4、曝光、曝光 装片完毕，将相机装在装片完毕，将相机装在X X光机的窗口上进行曝光。在曝光过程中光机的窗口上进行曝光。在曝光过程中不停地转动试样，曝光时间为不停地转动试样，曝光时间为60906090分钟。分钟。X X光机工作管电压可以设定光机工作管电压可以设定如如30KV30KV，管电流，管电流10mA10mA，靶极用，靶极用FeFe。 5 5、底片冲洗、底片冲洗 曝光完毕后，在暗室中冲洗底片。用预先配制的显、定影液，温曝光完毕后，在暗室中冲洗底片。用预先配制的显、定影液，温度度2020时，显影时，显影35

9、35分钟，定影分钟，定影10151015分钟，然后用清水冲洗并烘干。分钟，然后用清水冲洗并烘干。X射线衍射系列教程射线衍射系列教程厚积薄发厚积薄发 学而知新学而知新Page 9德拜相的处理德拜相的处理 对摄好的底片，先判断弧线对，并用较精确的米尺正确测出弧线对对摄好的底片，先判断弧线对，并用较精确的米尺正确测出弧线对的间距的间距S S（相机中对应的弧长）。间距对应衍射角（相机中对应的弧长）。间距对应衍射角44。则。则 c c为相机周长。已知为相机周长。已知D=57.3mmD=57.3mm，所以，所以C=180mmC=180mm，故有，故有S/2(S/2(度度) ) 根据根据BraggBragg

10、定理定理d=/2sind=/2sin，求出各，求出各d d值，用值，用PDFPDF卡作定性处理。卡作定性处理。)(1802236040度csRsX射线衍射系列教程射线衍射系列教程厚积薄发厚积薄发 学而知新学而知新Page 101918年年 Scherrer就提出了衍射线宽就提出了衍射线宽()和晶粒尺寸（和晶粒尺寸（D）的关系式的关系式,被称为谢乐方程被称为谢乐方程 。Hanawalt和和Rinn在在1936年提出了年提出了X射线衍射物相稳定射线衍射物相稳定性分析法，就是用性分析法，就是用X射线多晶体衍射谱从混合物中鉴定射线多晶体衍射谱从混合物中鉴定出所含组成的方法。出所含组成的方法。X射线衍射

11、系列教程射线衍射系列教程厚积薄发厚积薄发 学而知新学而知新Page 11第一节第一节 多晶多晶X射线衍射发展历程射线衍射发展历程中中 期期时间大约是从时间大约是从20世纪世纪40年代后期至年代后期至70年代后期。其标志年代后期。其标志是用计数器作为是用计数器作为X射线探测器的衍射仪取代了用底片的照射线探测器的衍射仪取代了用底片的照相机成为主要的实验仪器。相机成为主要的实验仪器。最早使用的计数器是盖格计数器，以后为正比计数器及闪最早使用的计数器是盖格计数器，以后为正比计数器及闪烁计数器所取代。闪烁计数器因其时间分辨率可达烁计数器所取代。闪烁计数器因其时间分辨率可达10-6 s，计数线性范围大，容