【文章內(nèi)容簡介】 的條件為結(jié)構(gòu)消光條件。 2 0cF ?2 0cF ? 2s 0F ?2 0cF ? 2hkl 0F ?晶面產(chǎn)生衍射，滿足布拉格方程只是必要條件，衍射強(qiáng)度不為 0是充分條件，即 F不為 0。 布拉菲點(diǎn)陣消光規(guī)律 X射線衍射的方法 ? 50年代以前的 X射線衍射分析，絕大多數(shù)是利用底片來記錄衍射線的（即照相法） ? 近幾十年來，用各種輻射探測器（即計(jì)數(shù)器）來記錄已日趨普遍。目前專用的 X射線衍射已在各個主要領(lǐng)域中取代了照相法，它是近代以來晶體結(jié)構(gòu)分析的主要設(shè)備。 ? 近年來由于衍射儀與電子計(jì)算機(jī)的結(jié)合，使從操作，測量到數(shù)據(jù)處理已大體上實(shí)現(xiàn)了自動化。發(fā)展的原位 X射線衍射法可以了解反應(yīng)中的相變過程，對研究催化反應(yīng)特別有用。 最基本的衍射實(shí)驗(yàn)方法有：粉末法、勞厄法和轉(zhuǎn)晶法三種。 粉末法在晶體學(xué)研究中應(yīng)用廣泛，實(shí)驗(yàn)方法及樣品制備簡單，勞厄法和轉(zhuǎn)晶法主要應(yīng)用于單晶體的研究，特別是在晶體結(jié)構(gòu)分析中。 三種基本衍射實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)方法 所用輻射 樣品 照相法 衍射儀法 粉末法 單色輻射 多晶或晶體粉末 樣品轉(zhuǎn)動或固定 德拜照相機(jī) 粉末衍射儀 勞厄法 連續(xù)輻射 單晶體 樣品固定 勞厄相機(jī) 單晶或粉末衍射儀 轉(zhuǎn)晶法 單色輻射 單晶體 樣品轉(zhuǎn)動或固定 轉(zhuǎn)晶 回?cái)[照相機(jī) 單晶衍射儀 粉末法實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)：采用單色 X射線，樣品采用許多取向的小晶體總和 勞厄法實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)：改變波長，增加衍射斑點(diǎn) 轉(zhuǎn)晶法實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)動單晶體來增加衍射斑點(diǎn) 多晶衍射儀的組成 ? 當(dāng)然少不了 X射線的發(fā)生裝置 X光管； ? 為了使 X射線照射到被測樣品上需要有一個樣品臺； ? 為了接受由樣品表面產(chǎn)生的衍射線需要有一個射線探測器，而且這個探測器應(yīng)當(dāng)安放在適當(dāng)?shù)慕嵌壬?，測角儀 ? 檢測系統(tǒng)，正比計(jì)數(shù)器等 XRD測量示意 粉末晶體衍射、單晶衍射（四圓或二維探測器） 樣品要求和制備 ? 需要特別注意：衍射儀只能用于粉末壓制成的樣品或塊狀多晶體樣品的測試，而不能用于單晶體的測試（原因是對于固定波長的入射線，若樣品為單晶體，則一個布拉格角只能有一個晶面參與衍射，這樣衍射強(qiáng)度將會很小，以致于無法檢測出來）。 ? 衍射儀的實(shí)驗(yàn)參數(shù)主要有以下幾個，狹縫寬度、掃描速度、時間常數(shù)。 ? 粉末壓片 粒度在 15微米左右，粒度大影響衍射強(qiáng)度測量，粒度小產(chǎn)生衍射峰的寬化 ? 薄膜樣品 厚度存在強(qiáng)度的影響：厚時會產(chǎn)生吸收，薄時衍射較弱 ? 擇優(yōu)取向問題 X射線衍射的物相定性分析 ? 材料的成份和組織結(jié)構(gòu)是決定其性能的基本因素，化學(xué)分析能給出材料的成份，金相分析能揭示材料的顯微形貌，而 X射線衍射分析可得出材料中物相的結(jié)構(gòu)及元素的存在狀態(tài)。因此，三種方法不可互相取代。 ? 物相分析包括定性分析和定量分析兩部分。 X射線衍射線的位置取決于晶胞形狀、大小，也取決于各晶面間距；而衍射線的相對強(qiáng)度則取決于晶胞內(nèi)原子的種類、數(shù)目及排列方式。每種晶體物質(zhì)都有其特有的結(jié)構(gòu)，因而它們也就具有特有的衍射花樣。 ? 定性分析鑒別出待測樣品是由哪些“物相”所組成。 X射線之所以能用于物相分析是因?yàn)橛筛餮苌浞宓慕嵌任恢盟_定的晶面間距 d以及它們的相對強(qiáng)度 I/I0是物質(zhì)的固有特性。每種物質(zhì)都有特定的晶格類型和晶胞尺寸，而這些又都與衍射角和衍射強(qiáng)度有著對應(yīng)關(guān)系，所以可以象根據(jù)指紋來鑒別人一樣用衍射圖像來鑒別晶體物質(zhì)，即將未知物相的衍射花樣與已知物相的衍射花樣相比較。 ? 既然多晶體的衍射花樣是被鑒定物質(zhì)的標(biāo)志，那么就有必要大量搜集各種已知物質(zhì)的多晶體衍射花樣。 Hanawalt早在 30年代就開始搜集并獲得了上千種已知物質(zhì)的衍射花樣，又將其加以科學(xué)分類，以標(biāo)準(zhǔn)卡片的形式保存這些花樣，這就是粉末衍射卡片（ PDF）。 進(jìn)行物相定性分析時，一般采用粉末照相法或粉末衍射儀法測定所含晶體的衍射角，根據(jù)布拉格方程，進(jìn)而獲得晶面間距 d及各衍射線的相對強(qiáng)度，最后與標(biāo)準(zhǔn)衍射花樣 (JCPDS)進(jìn)行比較鑒別。 粉末衍射卡片 (PDF) 第 1部分 1a,1b,1c為三根最強(qiáng)衍射線的晶面間距， 1d為試樣的最大面間距； 第 2部分 2a,2b,2c， 2d為上述四根衍射線條的相對強(qiáng)度； 第 3部分 所用實(shí)驗(yàn)條件 第 4部分 物相的結(jié)晶學(xué)數(shù)據(jù) 第 5部分 物相的光學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù) 第 6部分 化學(xué)分析、試樣來源、分解溫度、轉(zhuǎn)變點(diǎn)、熱處理、實(shí)驗(yàn)溫度等 第 7部分 物相的化學(xué)式和名稱 第 8部分 礦物學(xué)通用名稱、有機(jī)物結(jié)構(gòu)式。又上角標(biāo)號★表示數(shù)據(jù)高度可靠；○表示可靠性較低；無符號者表示一般； i表示已指數(shù)化和估計(jì)強(qiáng)度，但不如有星號的卡片可靠；有 c表示數(shù)據(jù)為計(jì)算值。 第 9部分 面間距、相對強(qiáng)度和衍射指數(shù) hkl 第 10部分 卡片序號 粉末衍射卡片索引及檢索方法 主要有字母 (Alphabetical)索引、哈那瓦爾特 (Hanawalt)索引和芬克 (Fink)索引三種。 字母索引 ： 按照相英文名稱的字母順序排列。在每種物相名稱的后面，列出化學(xué)分子式、三根最強(qiáng)線的 d值和相對強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并列出該物相的粉末衍射 PDF卡號。 芬克索引 ： 以八根最強(qiáng)線的 d值為分析依據(jù)，將強(qiáng)度作為次要依據(jù)進(jìn)行排列。芬克索引中，每一行對應(yīng)一種物相，按 d值遞減列出該物相的八條最強(qiáng)線 d值、英文名稱、 PDF卡號及微縮膠片號，假若某物相的衍射線少于八根，則以 d值。 哈那瓦爾特索引 ： 按強(qiáng)衍射線的 d值排列。選擇物相八條強(qiáng)線，用最強(qiáng)三條線 d值進(jìn)行組合排列，同時列出其余五條強(qiáng)線的 d值、相對強(qiáng)度、化學(xué)式和 PDF卡號。 自動檢索 ? 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)也被引入了物相分析，進(jìn)行自動檢索，這就大大節(jié)約了人力和時間。計(jì)算機(jī)自動檢索的原理是利用龐大的數(shù)據(jù)庫，盡可能地儲存全部相分析卡片資料，并將資料按行業(yè)分成若干分組，然后將實(shí)驗(yàn)測得的衍射數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，根據(jù)三強(qiáng)線原則，與計(jì)算機(jī)中所存數(shù)據(jù)一一對照，粗選出三強(qiáng)線匹配的卡片 50100張，然后根據(jù)其它查線的吻合情況進(jìn)行篩選，最后根據(jù)試樣中已知的元素進(jìn)行篩選，一般就可給出確定的結(jié)果。以上步驟都是在計(jì)算機(jī)中自動完成的。一般情況下，對于計(jì)算機(jī)給出的結(jié)果在進(jìn)行人工檢索，校對，最后得到正確的結(jié)果。 常用 XRD軟件 1. pcpdfwin 它是在衍射圖譜標(biāo)定以后，按照 d值檢索。一般可以有限定元素、 按照三強(qiáng)線、結(jié)合法等方法。所檢索出的卡片多時候不對。 2. search match 可以實(shí)現(xiàn)和原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的直接對接，可以自動或手動標(biāo)定衍射 峰的位置，對于一般的圖都能很好的應(yīng)付。而且有幾個小工具使 用很方便。如放大功能、十字定位線、坐標(biāo)指示按鈕、網(wǎng)格線條 等。最重要的是它有自動檢索功能，也可以進(jìn)行各種限定以縮小 檢索范圍。 3. jade （ 1）它可以進(jìn)行衍射峰的指標(biāo)化。 （ 2）進(jìn)行晶格參數(shù)的計(jì)算。 （ 3）根據(jù)標(biāo)樣對晶格參數(shù)進(jìn)行校正。 （ 4）輕松計(jì)算峰的面積、質(zhì)心。 （ 5）出圖更加方便，你可以在圖上進(jìn)行更加隨意的編輯。 X射線衍射的物相定量分析 ? 定量分析的依據(jù)是： 各相衍射線的強(qiáng)度隨該相含量的增加而增加（即物相的相對含量越高，則 X衍射線的相對強(qiáng)度也越高）。 ? 常用的定量方法：外標(biāo)法、內(nèi)標(biāo)法、基體沖洗法。 內(nèi)標(biāo)法：把試樣中待測相的某根衍射線強(qiáng)度與摻入試樣中 含量已知的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的某根衍射線強(qiáng)度相比較。 薄膜分析 ? 測量的數(shù)據(jù)用于確定樣品性能，如化學(xué)組分、點(diǎn)陣間距、錯配度、層厚、粗糙度、點(diǎn)陣缺陷及層錯等。 ? 對薄膜分析，通常的要求是入射角必須高度精確。通常來說薄膜的衍射信息很弱，因此需采用一些先進(jìn)的 X射線光學(xué)組件和探測器技術(shù)。 ? 薄膜掠射分析：薄膜相分析 ? 反射率儀：密度、厚度、表面與界面粗糙度測量 薄膜掠射分析：薄膜相分析 ? X射線輻射具有較大穿透深度能力，故而 X射線衍射不具有表面敏感性。掠射入射 (GID)則克服了這種困難，通過以很低的入射角度進(jìn)行掠射分析可盡可能從薄膜層得到最大的信號，從而可分析相組份沿深度的分布。 ?