文档介绍：一、材料 X 射线衍射分析 1、X 射线的性质、产生及谱线种类及机理 2、X 射线与物质的相互作用:几种现象及机理 3、X 射线衍射方向:布拉格方程及推导, X 射线衍射方法 4、X 射线衍射强度:多晶体衍射图相的形成过程,衍射强度影响因数及积分强度公式 5 、多晶体分析方法: X 射线衍射仪的构造及各部件的作用,实验参数的选择 6 、物相分析及点阵常数精确测定二、 X 衍射线知识点 1、X 射线的本质一种电磁波( 波长短: -10nm ) 2、X 射线产生原理由高速运动着的带电粒子与某种物质相撞击后淬然减速, 且与该物质中的内层电子相作用而产生的。 3、X 射线产生的几个基本条件(1) 产生自由电子; (2) 使电子作定向高速运动; (3) 在电子运动的路径上设置使其突然减速的障碍物 4、旋转阳极(用于大功率转靶 XRD 仪)工作原理: 因阳极不断旋转,电子束轰击部位不断改变,故提高功率也不会烧熔靶面。目前有 100k W 的旋转阳极,其功率比普通 X 射线管大数十倍。 5、X 射线谱 X 射线强度与波长的关系曲线 6 、连续 x 射线谱管压很低时,例如小于 20kv ,X 射线谱曲线是连续变化的。 7、形成连续 x 射线谱两种理论解释: I. 经典物理学理论: 一个带负电荷的电子作加速运动时,电子周围的电磁场将发生急剧变化,此时必然要产生一个电磁波,或至少一个电磁脉冲。由于极大数量的电子射到阳极上的时间和条件不可能相 8/ 同,因而得到的电磁波将具有连续的各种波长,形成连续 X 射线谱。 II. 量子力学概念:当能量为 ev 的电子与靶的原子整体碰撞时,电子失去自己的能量, 其中一部分以光子的形式辐射出去, 每碰撞一次, 产生一个能量为 hv 的光子,即“韧致辐射”。大量的电子在到达靶面的时间、条件均不同, 而且还有多次碰撞, 因而产生不同能量不同强度的光子序列,即形成连续谱。 8、特征( 标识)X 射线谱当管电压等于或高于 20KV 时, 则除连续 X 射线谱外, 位于一定波长处还叠加有少数强谱线, 它们即特征 X 射线谱。 9、形成特征 X 射线谱的理论解释: 原子结构的壳层模型: 特征 X 射线的产生机理与靶物质的原子结构有关。当管电压达到或超过某一临界值时, 则阴极发出的电子在电场加速下, 可以将靶物质原子深层的电子击到能量较高的外部壳层或击出原子外,使原子电离。阴极电子将自已的能量给予受激发的原子,而使它的能量增高,原子处于激发状态。处于激发状态的原子有自发回到稳定状态的倾向,此时外层电子将填充内层空位,相应伴随着原子能量的降低。原子从高能态变成低能态时,多出的能量以 X 射线形式辐射出来。因物质一定, 原子结构一定, 两特定能级间的能量差一定, 故辐射出的特征 X 射波长一定。 10、特征 X 射线的命名方法 I. 原子壳层按其能量大小分为数层, 通常用 K、L、M、N 等字母代表它们的名称。如果 K 层电子被击出 K层,称K 激发,L 层电子被击出 L层,称L 激发, 其余各层依此类推。 II. 当K 电子被打出 K 层时,如 L 层电子来填充 K 空位时,则产生 Kα辐射。同样当 K 空位被 M 层电子填充时,则产生 Kβ辐射。其余依此类推。 12、X 射线与固体物质的相互作用 13 、相干散射当x 射线与原子中束缚较紧的内层电子相撞时,光子把能量全部转给电子。由于散射线与入射线的波长和频率一致,位相固定,在相同方向上各散射波符合相干条件,故称为相干散射。相干散射是 X 射线在晶体中产生衍射现象的基础。 14、非相干散射 X 射线经束缚力不大的电子( 如轻原子中的电子) 或自由电子散射后, 可以得到波长比入射 X 射线长的 X 射线, 且波长随散射方向不同而改变。这种散射现象称为康普顿散射或康普顿一吴有训散射, 也称之为不相干散射, 是因散射线分布于各个方向, 波长各不相等, 不能产生干涉现象。注:不相干散射在衍射图相上成为连续的背底,其强度随( sin θ/λ)的增加而增大,在底片中心处( λ射线与底片相交处)强度最小, α(2θ) 越大,强度越大。 15、X 射线的吸收与吸收系数当管电压等于或高于 20KV 时, 则除连续 X 射线谱外, 位于一定波长处还叠加有少数强谱线, 它们即特征 X 射线谱。线吸收系数μ: 与物质种类、密度、x 射线波长有关。强度为 I 的入射 x 射线在均匀物质内部通过时,强度的衰减率与在物质内通过的距离 x 成比例: -dI/ I=μ dx 质量吸收系数μ m:μ m=μ/ρ[cm 2 /g] , 其中ρ是物质固有值密度。μ m 与物质密度和物质状态无关,而与物质原子序数 Z和X 射线的波长λ有关。 16、二次特征辐射当入射光量子的能量足够大时,可以从被照射物质的原子