X射线衍射图谱分析——介绍

定量分析的程序（衍射仪法）
① 粉末衍射图谱的获得 ② d 值的测量： 2θ→d ③ 相对强度的测量 各衍射线的峰高比——最强线为100 ④ 查阅索引 ⑤ 核对卡片
2dsinθ=nλ
1、晶体不同晶面“反射”衍射强度不同,测得的衍射线强度是一组晶 面（hkl）反射的X射线总量，即积分强度。 2、入射X射线不是严格平行而是有一定散度的光束，晶体也非严整的 格子，一组晶面反射的X射线是在θ附近一个小的角度范围内
1 2 3 4 5
横坐标：衍射角2θ 单位 ° 纵坐标：强度标值 I 单位cps(记数/秒) 峰顶标值：网面间距d 单位埃 基线：BL 衍射强度：去背景后的峰高h 单位cps 可用相对强度 峰值最大为100 6 半高宽：峰高的1/2宽度（表示某些晶体的 结晶度）单位 °
7、背景B：基线与横坐标之间 的距离 8、峰背比h/B
五、X射线衍射方法 （1）粉晶照相法——徳拜粉晶衍射相机
（2）平面探测器粉晶衍射仪 带有稳压稳流装置的X射线发生器 精密的测角仪系统 控制及数据处理系统
六、X射线衍射仪组成：
（利用单色器得到特征X射线）
七、数据分析方法
X射线物相分析
晶胞参数的确定
晶粒尺寸的计算
结晶度的测量 晶粒取向测定 ……
sin
1 2
M ( a k ) sin
1 2
1 2
M ( 2 h )
1 2
sin( M h
M ) sin(
M )
钼靶 k X射线特征谱K线系（最内层以外各层电子跃迁到内层）中波长 最长、强度最大的谱线 注：寻峰测量网面间距时，由于X射线的吸收问题使衍射线向高角度偏 离，在低角度区域比较明显，可与标样校正曲线（石英 NaCl)校正 Mo
衍射仪给出的数据： 晶面指数、衍射峰的峰位 、相对衍射强度（最大值100）
三、晶粒尺寸测定
Dhkl是垂直于（hkl）面方向的晶粒尺 寸（单位为Å）；
λ 为所用X射线波长；
β 是由于晶粒细化引起的衍射峰（khl） 的宽化（单位是Rad）；
K为一常数。若β为衍射峰的半高宽， 则K=0.89，若β取衍射峰的积分宽度， 则K=1。

X射线物相分析
物相定性分析：确定物质（材料）由哪些相组成 一是确定材料的组成元素及其含量 —成份分析 二是确定这些元素的存在状态，即是什么物相 —物相分析 物相定量分析：确定各组成相的含量 方法：经典：与 PDF标准卡片对照 现代： 计算机检索
成分分析：C元素 物相分析：石墨、金刚石、C60
适用范围：晶粒尺寸为10~1000 Å。
中子衍射
①X射线是与电子相互作用，因而它在原子上的散射强度与原子序数成正比， 而中子是与原子核相互作用，它在不同原子核上的散射强度不是随值单调 变化的函数，这样，中子就特别适合于确定点阵中轻元素的位置(X射线灵 敏度不足)和值邻近元素的位置（X 射线不易分辨）； ②对同一元素，中子能区别不同的同位素，这使得中子衍射在某些方面， 特别在利用氢-氘的差别来标记、研究有机分子方面有其特殊的优越性； ③中子具有磁矩，能与原子磁矩相互作用而产生中子特有的磁衍射，通过 磁衍射的分析可以定出磁性材料点阵中磁性原子的磁矩大小和取向，因而 中子衍射是研究磁结构的极为重要的手段； ④一般说来中子比X 射线具有高得多的穿透性，因而也更适用于需用厚容 器的高低温、高压等条件下的结构研究。中子衍射的主要缺点是需要特殊 的强中子源，并且由于源强不足而常需较大的样品和较长的数据收集时间。
x射线晶体衍射及分析
姜英昭
一、衍射方法 X射线衍射 X - ray diffraction 电子衍射 electron diffraction 中子衍射 neutron diffraction 同步辐射 synchrotron radiation
劳厄法
照相法 单晶体衍射方法
转晶法
魏森堡法 …… 四圆衍射仪法
二、晶胞参数测定方法
• 间接方法；直接测量某一衍射线的θ角，然后通 过晶面间距公式、布拉格公式计算出晶格常数。
• 以立方晶体为例，其晶面间距公式为：
•
3
a d
H
2
K
2
L
2

• 根据布拉格方程2dsinθ=λ，则有：
•
a

H
2
K
2
L
2Biblioteka Baidu

2 sin
（钙钛矿结构材料——锶钛矿）
多晶体衍射方法
粉末照相法 粉末衍射仪法
二、X射线产生
X射线是由高速移动的电子（或离子）在阳极骤然停止运动，一部分能 量转化成热能，另一部分能量转化为X射线光量子而产生的
三、X射线与物质相互作用
四、X射线衍射概念：
1、X射线射入晶体将引起晶体中原子的电子振动，振动的电子发出X射线 ————次生X射线（相干散射） 2、次生X射线与入射X射线波长相同 3、单一原子的次生X射线强度较小，周期性重复原子产生的次生X射线会 发 生干涉现象 4、某些方向上光程差等于波长的整数倍时，次生X射线才可以叠加形成衍射线 布拉格定律：2dsinθ=nλ