XRD定性物相分析培训

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X射线衍射技术简介

定性物相分析

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主要内容X射线衍射基本原理简介 X射线衍射仪简介及实验过程 X射线衍射图谱分析简介

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导言X射线衍射(XRD)是目前研究晶体结构最有力的方法。 X射线衍射有助于我们探究同成份不同相的材料性能差异。 X射线衍射有助于我们找到获得预想性能的物质。

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晶体学基础7种晶系的晶胞外形晶系( Crystal system )三单正正六菱立斜(Triclinic)斜(Monoclinic)交(Orthorhombic)方(Tetragonal)方(Hexagonal)方(三方，trigonal)方(Cubic)晶胞外形特点( Unit cell shape ) a≠b≠c a≠b≠c a≠b≠c a=b≠c a=b≠c a=b=c a=b=cα≠β≠γ≠90oα=β= 90o,γ≠90oα=β=γ= 90oα=β=γ=90oα=β= 90o,γ=120oα=β=γ≠90oα=β=γ= 90o

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晶体学基础布拉维首次证明了只可能有十四种空间点阵存在，所以又把这十四种点阵称为布拉维点阵。

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晶体学基础倒易点阵是由晶体点阵(正点阵、真点阵)经过一定的转化而构成的，倒易点阵本身是一种几何构图，倒易点阵方法是一种数学方法。倒易点阵是晶体学中极为重要的概念之一，它不仅可以简化晶体学中的某些计算问题，而且还可以形象地解释晶体的衍射几何。

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晶体学基础正点阵与晶体结构相关，描述的是晶体中物质的分布规律，是物质空间，或正空间，倒易点阵与晶体的衍射现象相关，它描述的是衍射强度的分布。 1921年厄瓦尔德(Ewald P.P.)将倒易点阵方法引入衍射领域。现在倒易点阵方法已成为一种解释各种衍射问题非常有用的工具。

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X射线的物理学基础X射线的本质是电磁辐射，与可见光完全相同，仅是波长短而已，因此具有波粒二相性。 X射线的波长范围：0.01~100Å;(1)波长较短的为硬X射线，能量较高，穿透性较强；(2)波长较长的为软X射线，能量较低，穿透性弱。晶体分析中所用X射线只在0.5-2.5Å这个范围，与晶体点阵面间距大致相当，在此范围内原子的三维周期排列正好作为光榄。大于2.5干涉差，小于0.5干涉重叠不易分辨。

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X射线的物理学基础X射线产生原理：高速运动的电子与物体碰撞时，发生能量转换，电子的运动受阻失去动能。 (1%左右)能量转变为X射线， (99%左右)能量转变成热能使物体温度升高。 1:不可见，使荧光发光 2:通过物质不发生反射，折射率小n=1 3:穿透能力强 4:杀伤细胞，对人体有害。

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X光管结构示意图

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X射线的物理学基础由X射线管发射出来的X射线可以分为两种类型： (1)连续X射线： (2)标识X射线：

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连续X射线具有连续波长的X射线，构成连续X射线谱，它和可见光相似，亦称多色 X射线

。连续X射线谱的强度随波长的变化而连续变化，每条曲线都有一个强度最大值，并在短波方向有一个波长极限，称为短波限。

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标识X射线在连续谱基础上叠加若干条具有一定波长的谱线，它和可见光中的单色相似，亦称单色X射线。电压低于临界电压时，只产生连续X射线，当高于零界电压时则在连续谱的基础上产生波长一定的谱线。特征：电压增加时，标识谱线波长不变，强度随电压增加。标识X射线谱的频率和波长只取决于阳极靶物质的原子能级结构，是物质的固有特性。

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X射线的物理学基础X射线与物质相互作用时，产生各种不同的和复杂的过程。就其能量转换而言，一束X射线通过物质时，可分为三部分：一部分被散射；一部分被吸收；一部分透过物质继续沿原来的方向传播。

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X射线衍射(XRD)基本原理当一束X射线照射到晶体上时，被电子散射。由于散射波之间的干涉作用，使得空间某些方向上的波则始终保持相互叠加，于是在这个方向上可以观测到衍射线。而另一些方向上的波则始终是互相是抵消的，于是就没有衍射线产生。

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X射线衍射(XRD)基本原理衍射花样反映晶体内部的原子分布规律。1:衍射线的空间分布规律，(称之为衍射几何),反应晶胞的大小、形状和位向等。 2:衍射线的强度则取决于原子的品种和它们在晶胞中的位置。衍射理论所的中心问题:在衍射现象与晶体结构之间建立起定性和定量的关系。