【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? 在衍射法中用測(cè)角儀替代勞厄法中的相機(jī) 。 ? ? ? 圖 1— 4衍射儀的衍射幾何圖 ? 測(cè)角器是以 O為軸的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，平板狀試樣置于軸心部位，表面與軸 O重合，發(fā)散的X射線照射到試樣表面； X光管的焦點(diǎn)與試樣中心距離為 FO，試樣中心到探測(cè)器 C處的接受狹縫的距離為 OG ， FO=OG=R(R為測(cè)角器半徑 ) 。 ? 在測(cè)量過(guò)程中，試樣與探測(cè)器分別以 ωs 和 ωc 的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)， ωs:ωc=1:2。在這樣的條件下， F、 O 和 G 三點(diǎn)始終處于半徑 (r)不斷變化的聚焦圓上，隨 θ增大，聚焦圓半徑減小。 ? 在掃描過(guò)程中，試樣表面始終平分入射線和衍射線的夾角 2θ，當(dāng) 2θ符合某｛ hkl｝晶面相應(yīng)的布拉格條件時(shí)，計(jì)數(shù)管所接受的衍射線由那些｛ hkl｝晶面平行于試樣表面的晶粒所貢獻(xiàn)。 ? 這是衍射儀常規(guī)掃描條件下的重要特點(diǎn)。記數(shù)管在掃描過(guò)程中逐個(gè)接受不同角度（ 2θ）下的衍射線，從記錄儀上就可以得到衍射譜。 圖 ? （ 2） 探測(cè)器 ? 在衍射儀中以探測(cè)器代替照相法中的底片來(lái)接受衍射線。目前常用的探測(cè)器有正比計(jì)數(shù)管、閃爍計(jì)數(shù)管和固體半導(dǎo)體探測(cè)器。 ? 各種探測(cè)器基本上都是利用 X射線使被照物質(zhì)電離的原理工作。 ? X射線衍射儀的運(yùn)行方式 ? 衍射儀在工作時(shí) ， 可進(jìn)行θ/2θ掃描 （ 即： ωs:ωc=1:2） ， 也可用 θ或 2θ分別掃描 。 ? 其運(yùn)行方式有兩種：連續(xù)掃描和步進(jìn)掃描 （ 或階梯掃描 ） 。 ?（ 1） 連續(xù)掃描 ? 連續(xù)掃描即計(jì)數(shù)管在以勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中記錄衍射強(qiáng)度的運(yùn)行方式 ， 其掃描速度可調(diào) ， 如1/2176。 min 、 1176。 /min 、2176。 /min等 。 ? （ 2） 步進(jìn)掃描 ? 計(jì)數(shù)管和測(cè)角器軸（式樣）的轉(zhuǎn)動(dòng)是不連續(xù)的，它以一定的角度間隔脈動(dòng)前進(jìn)，在每個(gè)角度上停留一定時(shí)間（各種衍射儀其角度步寬和停留時(shí)間都有可供選擇的范圍），用定標(biāo)器和定時(shí)器計(jì)數(shù)和計(jì)算計(jì)數(shù)率。 ? 步進(jìn)掃描可用定時(shí)計(jì)數(shù)（在個(gè)角度停留時(shí)間相同的時(shí)間）和定數(shù)計(jì)時(shí)（在各角度停留達(dá)到相同計(jì)數(shù)的時(shí)間，其倒數(shù)即為計(jì)數(shù)率）。 ? 步進(jìn)掃描適合于衍射角的精確定位和衍射線的記錄，有利于弱峰的測(cè)定。可由微處理機(jī)或計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，達(dá)到自動(dòng)分析的目的。 ? 從衍射儀的運(yùn)行方式可知用此法所得的衍射譜中各衍射不是同時(shí)測(cè)定的，因而對(duì) X射線發(fā)生器和記錄儀表的長(zhǎng)期穩(wěn)定性有很高的要求。 ? ? 單晶體具有各項(xiàng)異性的特點(diǎn)，無(wú)論制造、使用或研究單晶體都必須首先知道它的取向。半導(dǎo)體單晶器件，需用 〈 111〉 取向的基片；砷化鎵氣相外延生長(zhǎng)時(shí)又需要稍有偏離的｛ 100｝面。 ? 所謂單晶定向，就是確定單晶體內(nèi)主要晶學(xué)方向（對(duì)立方晶體為 [001]、 [011]、 [111] 方向）與式樣的宏觀坐標(biāo)（如棒的軸線或晶片表面法向等）之間的方位關(guān)系，為被測(cè)單晶 提供切割和分析的基本依據(jù)。 ? 單晶體的取向可用解理法、光圖象法等確定，但這些方法有其局限性，它們只能測(cè)定一些低指數(shù)面的取向，且解理法是有損的。 ? X射線法可無(wú)損而高精度的確定晶體取向，對(duì)取向完全未知或晶向偏離量較大的晶體也能方便的定向。 ? 測(cè)定多晶體點(diǎn)陣常數(shù) ? 點(diǎn)陣常數(shù)是晶體物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，它與晶體中原子的結(jié)合能有直接的關(guān)系；點(diǎn)陣常數(shù)的變化反映了晶體內(nèi)部成分、受力狀態(tài)、空位濃度等的變化。所以點(diǎn)陣常數(shù)的精確測(cè)定可用于研究晶體缺陷、固溶體、膨脹系數(shù)、真實(shí)密度和測(cè)定彈性應(yīng)力。 ? 精確測(cè)定已知多晶體材料的點(diǎn)陣常數(shù)的基本 ? 步驟為： ? （ 1） 用照相法或衍射儀法 ， 拍攝待測(cè)試樣 ? 的衍射線； ? （ 2） 根據(jù)衍射線的角位置計(jì)算晶面間距 d； ? （ 3） 標(biāo)定各衍射線條的指數(shù) hkl（ 指標(biāo)化 ） ； ? （ 4） 由 d及相應(yīng)的 hkl計(jì)算點(diǎn)陣常數(shù) a、 b、 c ? 等 ） ； ? （ 5） 消除誤差得到精確的點(diǎn)陣常數(shù) 。 ? 測(cè)量點(diǎn)陣常數(shù)最尋常的方法是德拜 謝樂(lè)法 。 主要包括：精確的試驗(yàn)技術(shù)和消除誤差 。 ? 精確的試驗(yàn)技術(shù)：從試樣 、 設(shè)備和測(cè)試方法等方面限制誤差的產(chǎn)生 ， 就可能得到相當(dāng)高精度的點(diǎn)陣常數(shù)值 。 ? 精確試驗(yàn)的要求： ? ① 相機(jī)：取用直徑應(yīng)大于 ㎜ ， 入射光闌直徑小于 ㎜ ， 采用不對(duì)稱安裝底片 （ 應(yīng)選用單面乳膠底片 ） ； ? ② 式樣：取用直徑小于 ㎜ 的 Be— Li— B玻璃（ 對(duì) X射線 “ 透明 ” ） 細(xì)絲 ， 將式樣細(xì)粉粘于其上制成直徑小于 ㎜ 的式樣 ， 以減少吸收的影響； ? ③ 式樣安裝：用讀數(shù)顯微鏡觀察并調(diào)整式樣 ， 使其軸高度準(zhǔn)確的與相機(jī)軸重合 （ 偏心小于 ㎜ ） ， 以限制式樣偏心誤差； ? ④ 底片測(cè)量：線位的測(cè)量精確度應(yīng)達(dá) ㎜ ， 這就需要使用具有相應(yīng)精度的比長(zhǎng)儀 ，測(cè)量 3～ 6次； ? ⑤ 環(huán)境溫度：在整個(gè)暴光和測(cè)量過(guò)程中應(yīng)保持溫度波動(dòng)在 177。 ℃ 以內(nèi) 。 溫度波動(dòng)一方面使線條的明銳程度降低 ， 另一方面是使測(cè)量結(jié)果失去相互對(duì)比的意義； ? ⑥ 測(cè)算的點(diǎn)陣常數(shù)應(yīng)做折射修正 。 X射線從一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時(shí)要發(fā)生折射 ， 雖然其折射率 μ近于 1， 但其影響在精確測(cè)定中必須考慮 。 ? ? 多晶體 X射線衍射花樣很方便的應(yīng)用于物相分析，這是因?yàn)檠苌浠由厦總€(gè)線條的角度位置可確定的晶間距 d，它們的相對(duì)強(qiáng)度 I/I1是物質(zhì)的固有特性。 ? 每種物質(zhì)都有特定的晶格類型、晶胞尺寸、晶胞中各原子的位置也是一定的。因而對(duì)應(yīng)有確定的衍射花樣，即使該物質(zhì)存在于混合物中也不會(huì)改變，可以像根據(jù)指紋來(lái)鑒別別人一樣。一旦未知物質(zhì)衍射花樣的 d值和 I/I1與已知物質(zhì)相符，便可確定其相結(jié)構(gòu)。 ? 定性相分析的基本方法就是將未知物的衍射花樣與已知物質(zhì)花樣的 d和 I/I1值對(duì)照。為了使這一方法切實(shí)可行，就必須掌握大量已知相的衍射花樣。 ? 哈納瓦爾特（ Hanawalt .）等人首先進(jìn)行了這一工作，后來(lái)美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)等在 1942年出現(xiàn)了第一組衍射數(shù)據(jù)卡（ ASTM卡片）。以后逐年增編，稱之為 JCPDS粉末衍射卡組（ PDEF）。已編輯出版粉末衍射卡組，現(xiàn)已達(dá)到 38組，共四萬(wàn)余張。 ? 粉末衍射卡片的形式如圖 18所示 ，卡片的內(nèi)容為（按圖 18的格式）： ? 圖 ?1欄： 1a、 1b、 1c三格分別列出粉末衍射譜上最強(qiáng) 、 次強(qiáng) 、 再次強(qiáng)三強(qiáng)線的面間距 ， 1d格中是試樣內(nèi)的最大面間距 （ 均以 A為單位 ） ； ?2欄：列出了上述各線條的相對(duì)強(qiáng)度 （ I/I1） ， 以最強(qiáng)線的強(qiáng)度（ I1） 為 100； ?3欄：本卡片數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)條件。 Rad：所用的 X射線特征譜， λ：波長(zhǎng)，F(xiàn)ilter：濾液片或單色器（ mono），cut off：所用設(shè)備能測(cè)到的最大面間距， I/I1：測(cè)量相對(duì)前強(qiáng)度的方法，Ref：本欄和 9欄中數(shù)據(jù)所用的參考文獻(xiàn)。 ? 4欄：物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)： Sys：