文档介绍：. X 射线衍射晶体结构分析实验预****报告摘要: 本实验通过采用与 X 射线波长数量级接近的物质即晶体这个天然的光栅来作狭缝, 从而研究 X 射线衍射。本实验将了解到 X 射线的产生、特点和应用; 理解 X 射线管产生连续 X 射线谱和特征 X 射线谱的基本原理; 用三种个方法研究 X 射线在 NaCl 单晶上的衍射, 并通过测量 X 射线特征谱线的衍射角测定 X 射线的波长和晶体的晶格常数。关键词: 布拉格公式晶体结构波长衍射 X 射线引言: 1895 年德国科学家伦琴( ? ntgen )在用克鲁克斯管研究阴极射线时,发现了一种人眼不能看到,但可以使铂***化钡屏发出荧光的射线,称为 X 射线。 X 射线是一种波长很短( 约为 20~ 埃) 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。在用高能电子束轰击金属“靶”材产生 X 射线,它具有与靶中元素相对应的特定波长,称为特征(或标识) X 射线。如通常使用的靶材对应的 X 射线的波长大约为埃。考虑到 X 射线的波长和晶体内部原子面间的距离相近, 1912 年德国物理学家劳厄( Laue) 提出一个重要的科学预见: 晶体可以作为 X 射线的空间衍射光栅, 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。 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, 出现了许多具有重大意义的结果。如韦斯特格伦( ) (1922 年) 证明α、β和δ铁都是立方结构,β-Fe 并不是一种新相; 而铁中的α─→γ转变实质上是由体心立方晶体转变为面心立方晶体,从而最终否定了β-Fe 硬化理论。随后, 在用 X 射线测定众多金属和合金的晶体结构的同时, 在相图测定以及在固态相变和范性形变研究等领域中均取得了丰硕的成果。如对超点阵结构的发现, 推动了对合金中有序无序转变的研究, 对马氏体相变晶体学的测定, 确定了马氏体和奥氏体的取向关系;对铝铜合金脱溶的研究等等。目前 X 射线衍射( 包括散射) 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。在金属中的主要应用有以下方面。物相分析是X 射线衍射在金属中用得最多的方面,分定性分析和定量分析。前者把对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相比较, 确定材料中存在的物相; 后者则根据衍射花样的强度, 确定材料中各相的含量。在研究性能和各相. 连续光谱特征光谱 2 4 6 8 10αβ W Mo Cr 波长( ?) 强度图4—1X 射线管产生的 X 射线的波长谱含量的关系和检查材料的成分配比及随后的处理规程是否合理等方面都得到广泛应用。精密测定点阵参数常用于相图的固态溶解度曲线的测定。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得到单位晶胞原子数, 从而确定固溶体类型;还可以计算出密度、膨胀系数等有用的物理常数。取向分析包括测定单晶取