X射线衍射原理及应用
x射线衍射的原理和应用
X射线衍射的原理和应用1. 原理介绍X射线衍射是一种利用物质对X射线的散射特性来研究物质结构的方法。
其基本原理是将X射线通过待测物质后，通过衍射现象得到衍射图样，进而分析衍射图样来揭示物质的结构和性质。
2. X射线衍射的基本过程X射线衍射的基本过程可以分为三个步骤：2.1 射线入射与散射X射线通过射线源产生，并经过准直装置使射线束成为平行束。
当平行束的X射线照射到待测物质上时，部分X射线会被物质原子散射出去。
2.2 衍射现象的产生散射出来的X射线在绕过物质颗粒或晶体的过程中，会产生衍射现象。
衍射是X射线通过物质后在特定方向上的干涉效应，产生了特定的衍射图样。
2.3 衍射图样的分析通过对衍射图样的分析，可以得到有关物质结构和性质的信息。
衍射图样可以通过半衍射球法、白色衍射法等方法进行分析。
3. X射线衍射的应用领域3.1 材料科学X射线衍射在材料科学领域中广泛应用。
通过衍射图样的分析，可以确定材料中的结晶度、晶格参数、晶体相对定位等信息，从而帮助研究人员了解材料的结构和性质。
3.2 生物学X射线衍射在生物学研究中也有重要应用。
例如，通过对蛋白质晶体的X射线衍射图样进行分析，可以确定蛋白质的三维结构，进而揭示蛋白质的功能与活性。
3.3 矿物学和地球科学X射线衍射可以帮助矿物学家确定矿物的组成和结构，从而了解地球内部的物质组成和地壳运动等过程。
此外，X射线衍射还可用于地质样品中晶体的定量分析。
3.4 药物研究X射线衍射在药物研究中的应用主要涉及药物晶体结构的分析。
通过分析药物晶体的结构，可以了解药物的药性、晶体稳定性等信息，为药物开发提供依据。
3.5 粉末衍射技术在工业中的应用粉末衍射技术是X射线衍射中的一种重要方法。
在工业生产中，粉末衍射可以应用于合金的成分分析、材料的相变研究、材料的质量控制等领域。
4. 结论X射线衍射是一种非常重要且广泛应用的研究方法。
在材料科学、生物学、矿物学和地球科学、药物研究以及工业应用中都有其独特的价值。
X射线衍射仪的原理与应用
X射线衍射仪的原理与应用X射线衍射仪是一种重要的科学仪器，广泛应用于材料科学、生命科学和物理学等领域。
它通过射入样品的X射线，利用衍射现象来研究物质结构，为科学研究和工程应用提供了重要的手段。
本文将介绍X射线衍射仪的原理，以及其在材料科学和生命科学中的应用。
一、X射线衍射仪的原理X射线衍射仪的基本原理是利用物质中的晶格结构对入射X射线发生衍射。
当X射线通过物质时，部分X射线会与物质中的原子核和电子云相互作用，形成散射波。
这些散射波相互干涉，形成衍射图样。
根据衍射图样的特征，可以得到物质的晶格结构和晶体学信息。
X射线衍射的原理基于布拉格方程，即nλ = 2dsinθ，其中n为整数，λ为入射X射线波长，d为晶格常数，θ为入射角。
根据布拉格方程，可以通过测量衍射角θ和入射X射线波长λ的数值，在一定的条件下确定物质的晶格常数。
二、X射线衍射仪的应用1. 材料科学领域X射线衍射仪在材料科学领域有广泛的应用。
首先，它可以用于材料的结构分析。
通过测量物质的衍射图样，可以确定物质的晶体结构、晶格常数和晶面取向等信息。
这对于材料的研究和工程设计具有重要意义。
其次，X射线衍射仪还可以用于材料的质量检测和成分分析。
通过测量材料的衍射强度和位置，可以定量分析材料中的晶体相和非晶质相的含量，进而评估材料的质量和性能。
2. 生命科学领域X射线衍射仪在生命科学领域也有应用。
例如，它可以用于蛋白质晶体学研究。
蛋白质晶体学是研究蛋白质结构的重要手段。
通过将蛋白质溶液结晶，并利用X射线衍射仪测量蛋白质晶体的衍射图样，可以解析蛋白质的原子结构，从而揭示其功能和生理过程。
此外，X射线衍射仪还可以用于药物研究和生物医学领域。
通过测量药物晶体的衍射图样，可以确定药物的晶体结构和稳定性，为药物设计和制剂优化提供指导。
同时，X射线衍射仪还可以应用于X射线显像技术，用于肿瘤诊断和器官成像等医学应用。
三、总结X射线衍射仪是一种基于衍射原理的重要科学仪器，可以用于物质结构的研究和分析。
X射线衍射原理及应用
X射线衍射原理及应用X射线衍射是一种利用X射线与晶体相互作用产生的衍射现象研究物质结构的方法。
它是在19世纪末和20世纪初逐渐发展起来的。
在这个过程中，麦克斯·冯·劳厄和威廉·康拉德·伦琴分别做出了重要贡献。
X射线衍射的原理是基于能量很高、波长很短的X射线通过物质时，与物质中的原子或晶体晶格相互作用，形成一些衍射现象。
这些衍射现象可以由晶体的结构参数推导出来，从而获得物质结构的信息。
1.X射线的产生：通过射线管向靶发射高速电子，产生了能量很高的X射线。
2. X射线的散射：经过Fermi–Dirac分布后，X射线通过物质时，与物质中的电子和原子核相互作用。
3.X射线的衍射：在特定的角度下，经过物质散射后的X射线互相干涉，形成衍射图样。
4.衍射图样的测量：通过衍射图样的测量，可以获得物质结构的信息，如晶格常数、晶胞参数、晶体结构等。
1.确定晶体结构：X射线衍射可以确定晶体结构的各种参数，如晶胞参数、晶格常数、原子位置等，从而帮助人们了解晶体的组成和结构。
2.分析材料成分：X射线衍射可以通过衍射图样的特征峰值，来分析物质的成分和组成。
3.研究晶体缺陷：X射线衍射可以研究晶体中的缺陷，如晶体的位错和断裂等。
通过衍射图样的变化，可以推断出晶体的缺陷类型和密度。
4.相变和晶体生长研究：X射线衍射可以研究物质的相变过程和晶体的生长机制。
通过衍射图样的变化，可以观察到相变的相应信号，并得到相变的温度和压力等参数。
5.X射线衍射也可以应用于地球科学领域，如矿石的开采、火山活动的研究等。
总之，X射线衍射是一种非常重要的物质结构研究方法，通过测量衍射图样，可以了解物质的组成和结构。
在材料科学、结晶学、地球科学等领域都有广泛的应用前景，对于人类的科学研究和工业生产都具有重要的意义。
x射线衍射仪的原理与应用
X射线衍射仪的原理与应用1. 引言X射线衍射是一种重要的物理现象，通过衍射实验可以获得物质的晶体结构信息。
X射线衍射仪是一种应用广泛的仪器，用于研究晶体结构、确定样品的晶体结构以及分析晶体中的相变现象等。
2. X射线衍射的原理X射线衍射的原理基于布拉格方程，即：nλ = 2d sinθ其中，n为入射X射线的衍射次数，λ为入射X射线的波长，d为晶面的间距，θ为入射X射线与对应晶面的夹角。
当入射X射线满足布拉格条件时，经过晶体衍射后的X射线将出现干涉，形成多种衍射图样。
这些衍射图样包含了晶体结构的信息，可以通过衍射图样的分析来确定晶体的晶格常数、晶胞结构以及晶胞内原子的排列方式。
3. X射线衍射仪的组成X射线衍射仪主要由以下三部分组成： - X射线源：产生高能的X射线，常用的源包括X射线管和同步辐射源。
- 样品支架：用于固定样品，使得X射线可以照射到样品上。
- X射线探测器：用于检测经过样品衍射后的X射线，常用的探测器包括闪烁探测器、CCD探测器和闪光点探测器等。
4. X射线衍射仪的应用X射线衍射仪在科学研究和工业生产中有着广泛的应用，以下列举了一些常见的应用领域：4.1 材料科学X射线衍射仪可以用于研究材料的晶体结构以及晶体相变的过程。
通过衍射图样的分析，可以确定材料中晶胞的尺寸、晶体的晶格类型以及晶格畸变等信息。
4.2 药物研究在药物研究中，X射线衍射仪可以用于分析药物的晶体结构，确定药物分子在晶格中的排列方式。
这对于开发合成新药以及改进药物的性能都具有重要的意义。
4.3 矿物学X射线衍射仪是矿物学研究中常用的工具之一。
通过对矿物样品进行X射线衍射实验，可以确定矿物的成分和晶体结构，帮助矿石勘探和矿石加工。
4.4 金属材料分析X射线衍射仪可以通过衍射图样的分析，确定金属材料的晶体结构和晶粒尺寸等参数。
这对于金属材料的质量控制和材料性能的改进具有重要的意义。
4.5 生物化学X射线衍射也可以应用于生物化学研究中。
X射线衍射分析原理及应用
X射线衍射分析原理及应用一、X射线衍射分析的原理X射线衍射的基本原理是当X射线入射到晶体表面时，由于晶体具有定向排列的原子或离子，X射线与晶体中的电子发生相互作用并散射，形成不同方向上的干涉条纹，通过测量和分析这些干涉条纹的位置和强度可以推断出晶体的结构特征。
具体来说，X射线衍射分析的原理可以归纳为以下几个方面：1. 布拉格法则：当入射角θ和出射角θ'满足布拉格方程nλ = 2d·sinθ，即入射的X射线与晶体晶面的倾角和衍射角满足特定的关系时，会发生衍射。
2.动态散射：在晶体中，入射的X射线会与晶格中的电子发生相互作用，散射成各个方向上的次级波，波的振动方向垂直于入射方向。
3.干涉：次级波在不同晶面的散射电子之间发生干涉，产生特定的干涉条纹。
4.衍射图样：干涉条纹的位置和形状与晶体的晶胞结构、晶面间距以及晶体取向有关，通过测量和分析衍射图样可以确定这些信息。
二、X射线衍射分析的应用1.晶体结构分析：通过在不同角度下测量样品的X射线衍射图样，可以推断出材料的晶体结构，包括晶胞参数、晶面间距、原子位置等信息。
这对于理解材料的物理、化学以及电子结构等性质非常重要。
2.晶体取向分析：X射线衍射分析可以用来确定晶体中不同晶向的取向分布，即晶体中晶面的取向。
这对于材料工艺和性能的控制具有重要意义，例如金属的冷轧、挤压等过程中，晶体的取向对材料的力学性能有很大影响。
3.晶体缺陷分析：晶体中存在着各种缺陷，如位错、晶界、析出相等。
通过观察和分析X射线衍射图样中的峰形和峰宽等信息，可以确定晶体的缺陷类型和含量，进而了解材料的机械、电学以及热学性质。
4.应力分析：在材料的变形过程中，晶体中会引入应力场。
应力会引起晶格的畸变，从而导致X射线衍射图样的形状和位置发生变化。
通过分析这些变化可以得到材料中的应力分布和大小，对于材料的力学性能的评估和优化具有重要意义。
总之，X射线衍射分析是一种非常重要的材料表征方法，可以提供丰富的关于晶体结构、晶胞参数、晶体取向以及晶体缺陷等信息。
简述x射线衍射的基本原理和应用
简述x射线衍射的基本原理和应用1. 基本原理x射线衍射是一种通过射线衍射现象来研究物质结构的方法。
它基于x射线与物质相互作用的原理，通过衍射现象来获取物质的结构信息。
x射线衍射的基本原理可概括为以下几点：•x射线的产生：x射线是一种电磁波，通过高速运动的电子的碰撞产生。
常用的x射线源包括x射线机和x射线管。
•入射光线的衍射：当x射线照射到物体上时，会发生衍射现象。
衍射是光线在通过物体边缘或孔隙时被波动性所限制而出现弯曲的现象。
•晶体的衍射：当x射线通过晶体时，会发生晶体的衍射现象。
晶体的结构会导致入射的x射线发生干涉和衍射，形成一系列的衍射斑点。
•衍射斑的分析：通过测量和分析衍射斑的形状、强度和分布等特征，可以推断出晶体的内部结构和晶格常数等信息。
2. 主要应用x射线衍射在物质科学和材料科学研究中有着广泛的应用。
以下列举了一些常见的应用领域：•晶体结构分析：x射线衍射可用于解析晶体的结构。
通过测量和分析衍射斑点的特征，可以确定晶格常数、晶体的对称性和原子排列等信息。
•晶体缺陷分析：x射线衍射还可以用于研究晶体中的缺陷。
缺陷会导致衍射斑的形状和强度发生变化，通过分析这些变化可以推断出晶体中的缺陷类型和密度等信息。
•材料相变研究：x射线衍射可以用于研究材料的相变过程。
不同的材料在不同的温度和压力下会发生相变，通过测量和分析衍射斑的变化，可以揭示相变的机制和性质。
•结晶体制备优化：x射线衍射还可以用于优化结晶体的制备方法。
通过观察和分析衍射斑的特征，可以评估结晶体的质量和纯度，为制备过程的优化提供指导。
•蛋白质结构研究：x射线衍射在生物学领域也有着重要的应用。
通过测量和分析蛋白质的衍射斑，可以确定蛋白质的三维结构，从而研究其功能和相互作用等。
•X射线显影：x射线衍射还广泛应用于医学影像学中的x射线显影。
通过测量x射线在人体组织中的衍射斑，可以获得有关组织的结构信息，以用于诊断和治疗。
以上只是x射线衍射的一些基本原理和应用领域的简述，实际应用中还有许多相关的技术和方法。
X射线衍射原理及应用
X射线衍射原理及应用nλ = 2d sinθ其中，n为衍射级数，λ为X射线的波长，d为晶格的间距，θ为入射角。
这个方程说明了当入射角θ和衍射级数n确定时，衍射波的波长λ会影响到衍射峰的位置。
利用X射线衍射的原理，可以得知物质的晶格参数和晶体结构信息。
1.晶体学研究：X射线衍射是研究晶体结构的重要手段。
通过对晶体的X射线衍射图案进行解析，可以确定晶体的晶格参数、原子结构和晶体对称性。
这对于理解材料的物理和化学性质、控制材料的合成过程以及发展新材料有着非常重要的意义。
2.表面分析：X射线衍射也可以用于表面分析。
通过衍射峰的位置和强度，可以得知材料的表面晶格结构、缺陷和表面形貌等信息。
这对于研究材料的附着性、表面氧化和膜层结构等具有重要意义。
3.蛋白质晶体学：X射线衍射在蛋白质晶体学中有着重要的应用。
蛋白质的晶体结构决定了其功能和相互作用方式。
通过对蛋白质晶体的X射线衍射图案进行解析，可以得到蛋白质的三维结构信息，从而揭示其功能和相互作用的机制。
这对于药物设计和疾病治疗研究具有重要意义。
4.粉末衍射：粉末衍射是指用X射线照射粉末样品，通过衍射图案确定材料的结晶性质。
由于能够快速、非破坏性地分析材料的晶体结构，粉末衍射在材料科学研究中得到了广泛应用。
例如，可以用粉末衍射来研究材料的相变行为、晶体生长过程以及材料的应力和缺陷等。
总之，X射线衍射作为一种高度灵敏的分析方法，已经成为材料科学、化学、生物学等领域中不可或缺的手段。
随着技术的不断发展，X射线衍射将继续为我们揭示材料的微观结构和材料性质之间的关系提供重要的帮助。
论述x射线衍射的原理及应用
论述x射线衍射的原理及应用
X射线衍射是一种利用X射线与晶体相互作用而产生的衍射现象来研究晶体结构的方法。
其原理可以归纳为以下几点：
1. X射线的波长与晶格常数的数量级相近，因此X射线与晶体的原子相互作用较强。
当X射线入射到晶体上时，会被晶体中的原子散射，并且由于晶体的周期性排列，散射光的干涉效应会形成衍射图样。
2. 晶体中的各个晶面对X射线的散射光具有相干性，且满足布拉格衍射条件。
根据布拉格方程，当入射角、散射角和晶面间距之间满足一定关系时，会出现衍射峰，即特定方向的散射光强度增强。
3. 通过测量衍射峰的位置和强度，可以推断出晶体中的原子排列方式、晶胞尺寸和晶格常数等结构信息。
X射线衍射在材料科学、物理学和化学等领域有广泛应用：
1. 确定晶体结构：X射线衍射是确定晶体结构的重要方法，可以用于研究晶体的晶胞参数、晶格对称性和原子排列方式等信息。
2. 相变研究：X射线衍射可以用于研究材料的相变行为，例如晶体的相变温度、相变机制和相变过程等。
3. 晶体缺陷分析：通过分析衍射峰的形状和位置变化，可以研究晶体中的缺陷、畸变和应力等信息。
4. 晶体取向分析：通过测量衍射图样的方向和强度，可以确定晶体的取向信息，用于材料的定向生长和晶体学研究等。
5. 薄膜和多层结构研究：X射线衍射可以用于研究薄膜和多层结构的晶体学性质，包括晶格常数、晶面取向和晶体品质等。
总之，X射线衍射是一种重要的研究晶体结构和材料性质的方法，具有广泛的应用价值。
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波长与样品晶格常数匹配
靶材发出的K线波长尽可能远离试样中组要元素 的K系吸收限，通常靶比试样高一个原子序数，或采用 与试样中主要元素相同的靶材元素——避免强吸收和荧 光干扰 铜靶X射线：K1=1.54059Å， K2=1.54442Å，则 K=1.54187Å
物质结构状态与散射(衍射)谱线
在样品制备过程中，应当注意：
1）样品颗粒的细度应该严格控制，过粗将导致样品颗 粒中能够产生衍射的晶面减少，从而使衍射强度减弱， 影响检测的灵敏度；样品颗粒过细，将会破坏晶体结构， 同样会影响实验结果。 2）在制样过程中，由于粉末样品需要制成平板状，因 此需要避免颗粒发生定向排列，存在取向，从而影响实 验结果。 3）在加工过程中，应防止由于外加物理或化学因素而 影响试样其原有的性质。
fe2---一个电子的相干散射强度
衍射峰位与衍射强度
实际的粉末衍射强度方程是在上述方程的基础上加入 了一些修正因子，这样，对粉晶平面试样，在hkl方向 衍射积分强度表达式为：
I hkl
2 I 03 e4 1 cos 2 1 2 2 M ( )( )( Fhkl Phkl N )( 2 )(e )( )V 2 4 32m c R sin cos 2
X射线的产生——固体靶源
转靶 焦点和辐射
X射线的产生——固体靶源
X射线管的光谱结构
K1 K2 强 度 15kV 强 度 25kV 特征X射线谱
K
连续X射线谱 连续X射线谱
min
波长
min
波长
不同管压下X射线强度-波长关系曲线
X射线的产生——固体靶源
元素特征X射线的命名规则
n=3 (M层）
X射线晶体衍射原理
用X射线照射晶体，入射的X射线可以被 晶体中的每一个格点散射，各个散射波在 空间发生相干叠加，产生衍射。
X射线晶体衍射原理
1913年英国布喇格父子（W.H .bragg .WL Bragg)建立了一个公式--布喇格公式。不但 能解释劳厄斑点，而且能用于对晶体结构的 研究。 布喇格父子认为当能量很高的X射线射到晶 体各层面的原子时，原子中的电子将发生强 迫振荡，从而向周围发射同频率的电磁波， 即产生了电磁波的散射，而每个原子则是散 射的子波波源；劳厄斑正是散射的电磁波的 叠加。
取K线作为光源，K、K、L系、M系等辐射因强 度弱而容易去除。 K1、K2线波长和能量差别很小，通常将这两条线 称为K线，其波长是K1、K2波长的加权平均值，即
K K K
1
2 3
1 3
2
X射线的产生——固体靶源
物相分析、结构分析通常使用Cr、Fe、Co、 Cu、Mo等靶材
物质结构状态与散射(衍射)谱线
非晶体材料的近程原子有序度越高，则配位 原子密度较高原子间距对应的非晶散射峰越强， 且散射峰越窄。
I
2θ换算为 4π sinθ/λ
物质结构状态与散射(衍射)谱线
理想晶体的衍射谱线，是布拉格方向对应 的 2θ 处产生没有宽度的衍射线条。 前提是不存在消光现象。
I
2θ
物质结构状态与散射(衍射)谱线
• 测角仪圆的工作特点:射线源,试样和探测器三 者应始终位于聚焦圆上
粉晶衍射仪对试样的要求
衍射仪试样可以是金属、非金属的块状、片状或各种粉末。 对于块状、片状试样可以用粘接剂将其固定在试样框架上， 并保持一个平面与框架平面平行；粉末试样填入试样架凹 槽中，使粉末表面刮平与框架平面一致。试样对晶粒大小、 试样厚度、择优取向、应力状态和试样表面平整度等都有 一定要求。 衍射仪用试样晶粒大小要适宜，在1μm-5μm左右最佳。 粉末粒度也要在这个范围内，一般要求能通过325目的筛 子为合适。
面积不变
衍射峰位与衍射强度
简单结构晶体衍射强度数学表达式
首先我们讨论一个晶胞只含一个原子的简 单结构晶体对X射线的衍射。假设该简单晶体 对X射线的折射率为1，即X射线以和空气中 一样的光速在晶体内传播。散射波不再被晶 体内的其他原子所散射；入射线束和被散射 线束在通过晶体时无吸收发生；晶体内原子 无热振动。
2θ
衍射X射线 计数管
Bragg-Brentano的聚焦法
能同时得到强度、分辨率信息的最具代表性的光 学系统
X射线衍射仪聚焦原理
测角仪圆
因为点S、A、B、C、 R均位于同一圆周上， 所以有 SAR=SBR=SCR。 因此，具有相同晶面指 数的衍射面产生的衍射 线将汇聚在聚焦园的同 一点上。 衍射仪采用平面样品，是 一种准聚焦方式。 S
转晶法
单色辐射
单晶体
样品转动或 固定
转晶-回摆 照相机
衍射仪法
X射线衍射仪是采用辐射探测器 和测角仪来记录衍射线位置及强 度的分析仪器
常用粉末衍射仪主要由X射线发生系统、测角及探测控制 系统、记数据处理系统三大部分组成 。核心部件是测角仪
衍射仪
X射线仪的基本组成
1.X射线发生器； 2.衍射测角仪； 3.辐射探测器； 4.测量电路； 5.控制操作和运行软件的电子计算机系统。
晶体结构周期性——立体光栅
固体包括：晶体（单晶体、多晶体）、非晶体 晶体结构：原子规则排列，排列具有周期性，或称 长程有序。有此排列结构的材料为晶体 周期性的结构可以用晶格表示 晶格的格点构成晶格点阵
确定固体中原子 排列形式是研究 固体材料宏观性 质和各种微观过 程的基础
晶体结构周期性——立体光栅
X射线晶体衍射原理
原子层间散射的X射线相遇也产生干涉， 即面间干 涉。
d
d sin d sin 2d sin
取极大值的条件为
2d sin k
Bragg条件，或Bragg方程，θ为相对于晶面的掠射角。
X射线晶体衍射原理
以劳厄方程和布拉格定律为代表的X射线 晶体衍射几何理论，不考虑X射线在晶体中 多重衍射与衍射束之间 以 及 衍射束与入射束 之间的干涉作用，称为X射线运动学理论。 厄瓦尔德 1913 年提出倒易点阵的概念，并 建立X射线衍射的反射球构造方法。 另外，晶体不完整性将造成布拉格反射强度 减弱及漫散射现象 ，使布拉格反射宽化及强 度弥漫起伏。
1912年劳厄等发现X射线衍射现象，证实X射 线的电磁波本质及晶体原子周期排列。 随后，布拉格进行了深入研究，认为各衍射 斑点是由晶体不同晶面反射所造成的，导出了 著名的布拉格定律。
X射线的性质
穿透能力强（能穿透除重金属外的一定厚 度金属板）
能使气体等电离
折射率几乎等于1（穿过不同媒质时几乎不 折射、不反射，仍可视为直线传播），因而 不能利用折射来聚焦 通过晶体时可以发生衍射
X射线晶体衍射原理
衍射条件：布拉格定律
首先计算每一个晶面上不同点间的相干叠加，即点 间干涉，或称为晶面的衍射。
1 2 原子间距 a
a 散射后相遇的总光程差
0
a cos a cos0 k
当 k 0 0 0 干涉为最强处，即入射角和散射角相等 的方向上干涉最强，即表示各原子层散射射线中满足反射定律 的散射射线相遇，干涉最强。
X射线衍射原理及应用
内容提要
一、背景介绍 二、 X射线晶体衍射几何理论 三、 X射线晶体衍射的试验技术 四、衍射谱线的数学表达 五、衍射谱线宽化效应 六、X射线衍射技术的应用
一、背景介绍 ——晶体周期性结构与X射线的电磁波属性
晶体结构周期性——立体光栅
物质结构状态：
自然界中物质常见的结构状态包括： 原子完全无序(稀薄气体) 原子近程有序但远程无序(非晶) 原子近程有序和远程有序(晶体)
三、X射线晶体衍射的试验技术
X射线晶体衍射的试验技术
最基本的衍射实验方法有：粉末法、劳厄法、转晶法三种
三种基本衍射实验方法
实验 方法 粉末法 所用 辐射 单色辐射
样品
多晶或 晶体粉末 单晶体
照相法
样品转动或 固定 样品固定 德拜照相 机 劳厄相机
衍射仪法
粉末衍射仪
劳厄法
连续辐射
单晶或粉末 衍射仪 单晶衍射仪
晶体中有很多的晶面族。不同的晶面族有不 同的间距，即，晶格常数，d。
晶体结构周期性——立体光栅
晶体周期性的空间结构可以作为衍射光栅
一维周期
二维周期
三维周期
晶体是一种三维周期结构的光栅
晶体结构周期性——立体光栅
但是晶体的结构周期，即晶格常数，通 常比可见光的波长小得多(可见光波长一 般在380-780nm之间，常见晶体的晶格常 数约为几个埃) ，因此，可见光不能在晶 体中出现衍射。
测角仪 测角仪要确保探测的衍射线与入射线始终 保持2θ的关系，即入射线与衍射线以试样 表面法线为对称轴，在两侧对称分布。 这样辐射探测器接收到的衍射是那些与试 样表示平行的晶面产生的衍射。 当然，同样的晶面若不平行与试样表面， 尽管也产生衍射，但衍射线进不了探测器， 不能被接受。
常规光路示意图
样品 入射Ｘ线 Ｘ射线发生源
粉末衍射仪的主要构成及衍射几何光学布置
控制驱动装置
送水装置 测角仪
显示器
水冷
X线管
样品
角度扫描 数据输出
高压电缆 高压
发生器 X线发生器(XG) 计数管 ＨＶ
计数存储装置(ECP)
测角仪
测角仪圆中心是样品台H。 平板状粉末多晶样品安放在 样品台H上，并保证试样被 照射的表面与O轴线严格重 合。 测角仪圆周上安装有X射线 发生器和辐射探测器，探测 器可以绕O轴线转动。 工作时，X射线发生器、探 测器及试样表面呈严格的反 射几何关系。
A B C 2 -2
聚焦圆
R
探测器与记录系统 X射线衍射仪可用的辐射探测器有正比计数 器、盖革管、闪烁计数器、Si（Li）半导体 探测器、位敏探测器等。