【正文】 20世紀(jì) 50年代后 2. 衍射儀 ? 主要由三部分組成： – X射線發(fā)生單元 – 衍射角測(cè)定單元 – X射線強(qiáng)度記錄單元 3. 儀器操作條件的選擇（粉末 X射線衍射） ? 靶的選擇 – Cu、 Fe、 Cr、 Co或 Mo ? X射線管電流、電壓的選擇 I∝ i（ V— V0） n ?I —— X射線強(qiáng)度 ?i—— 電流 ?V—— 外加電壓 ?V0—— X射線管靶的激發(fā)電位 ?n—— 常數(shù) ?Cu靶，外加電壓一般為 30~40kV，電流 10~40mA ? 狹縫的選擇 – 發(fā)射狹縫，通常選 1? – 受光狹縫，通常選 – 散射狹縫，通常選 1? – so11ar狹縫，一般固定不變 ? 掃描速度 – 掃描速度越快，分辨率及 X射線強(qiáng)度越低 – 通常為 2?~10?／ min ? 測(cè)角范圍 – Cu靶測(cè)定時(shí)，大多數(shù)物質(zhì)可選 2θ在 4?~80?范圍內(nèi)掃描 ? 角度修正 – 測(cè)試已知結(jié)構(gòu)的完美晶體標(biāo)樣。DP因?yàn)?~99％的入射電子的動(dòng)能在靶上轉(zhuǎn)化為熱能。 ? 需要連續(xù)不斷地抽真空 – 固定式靶 ? 永久密封的，不需要真空泵。 X射線管 ? X射線的產(chǎn)生 局部抽真空的 X射線管中，用電子束轟擊適當(dāng)元素而產(chǎn)生 一種 X射線管的示意圖 發(fā)射出的電子在燈絲與陽(yáng)極之間的高壓電位差作用下朝著靶加速運(yùn)動(dòng)。 ?λ（ Cu ， Kα2） = 197。 – 靶材原子的內(nèi)層電子被激發(fā)所引起 – 譜線的波長(zhǎng)只與靶材金屬的原子序有關(guān)，與激發(fā)電子的速度無(wú)關(guān)，因此稱特征 X射線。 （ 321）、（ 246）、（ 121）、（ 369）晶面在 三個(gè)坐標(biāo)軸上的截距 （ 100） ,（ 110） ,（ 111），（ 200） ? 4個(gè)原子 – 所有頂點(diǎn)原子 ? ( 0,0,0) – 后 (前 ) 面心原子 ? ( 0,1/2,1/2) – 左 (右 )面心原子 ? (1/2,0,1/2) – 下 (上 ) 面心原子 ? ( 1/2,1/2,0) 2. 給出在三個(gè)坐標(biāo)軸上之截距分別為 (3a， 2b，4c) ， (3a， b， 2c)的兩個(gè)晶面的晶面指標(biāo) 解： (1) 三個(gè)截距的倒數(shù)比為： (2)將三個(gè)倒數(shù)分別乘以分母的最小公倍數(shù)，化為三個(gè)互質(zhì)整數(shù) (3)三個(gè)互質(zhì)整數(shù)連寫(xiě)并用括弧括起來(lái)即為晶面指數(shù) (hkl) 41:21:313:6:41241:1221:1231 ????)463( 立方晶系 : a=b=c,α=β=γ=90℃ 方法一：利用 d(hkl)與晶胞參數(shù)的函數(shù)關(guān)系示 d(hkl) d（ 100） = a 方法二：從圖形求取 (100)、 (110)、 (111)、 (200)晶面 d（ 100） = ? (100)晶面 d（ 100） = a 晶體 點(diǎn)陣、格子、結(jié)構(gòu)基元 空間點(diǎn)陣與晶體 晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標(biāo) 晶系 晶體幾何學(xué)基本知識(shí) （ 1）晶胞二個(gè)要索 （ 2）微粒的分?jǐn)?shù)坐標(biāo) （ 3）晶面及晶面指數(shù) （ 4）干涉指數(shù)及晶面間距 、型式 ?大?。壕О麉?shù) =? ?型式：素晶胞 ? 復(fù)晶胞 ? ?晶胞中原子的種類、數(shù)目和位置 分?jǐn)?shù)坐標(biāo) : (x, y, z) x≤ y≤ z≤1 czbyaxOP ??? ?????? =晶面指數(shù) =密勒（ Miller）指數(shù) 表示符號(hào)： (hkl) 代表 : 晶面在晶體中的取向 求?。和ㄟ^(guò)晶面在三個(gè)晶軸上的截距比值 ?d（ hkl） 或 dhkl、 或 d（ hkl）或 d ?表示屬于（ hkl）晶面中兩相鄰晶面的距離 晶體 點(diǎn)陣、格子、結(jié)構(gòu)基元 空間點(diǎn)陣與晶體 晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標(biāo) 晶系 晶體幾何學(xué)基本知識(shí) （ 110）晶面 a=b=c,α=β=γ=90℃ （ 111）晶面 a=b=c,α=β=γ=90℃ d（ 200） = ? (200)晶面 a/2 a=b=c,α=β=γ=90℃ 晶體幾何學(xué)基本知識(shí) X射線的產(chǎn)生 X射線衍射的基本原理 X衍射粉末衍射技術(shù) 物相分析 定量相分析 晶胞參數(shù)測(cè)定 線寬法測(cè)平均晶粒大小 原位高溫 XRD 第二章 多晶 X射線衍射法 X射線的產(chǎn)生 X射線 X射線的分類 特征 X射線 X射線管 X射線的產(chǎn)生 X射線 ? 本質(zhì)是一種電磁波 – 短波長(zhǎng)，波長(zhǎng) ~500197。 ?是晶體的基本重復(fù)單位 ： ?晶胞三個(gè)邊長(zhǎng)（基本向量） a、 b、 c及三邊夾角 α、 β、 γ ?描述晶胞的大小和形狀 =點(diǎn)陣參數(shù) 晶體結(jié)構(gòu) = 點(diǎn)陣 + 結(jié)構(gòu)基元 =空間格子（平行六面體） + 結(jié)構(gòu)基元 = 晶胞 空間點(diǎn)陣 （無(wú)限） 空間格子 陣點(diǎn) 點(diǎn)陣單元 平面點(diǎn)陣 直線點(diǎn)陣 點(diǎn)陣參數(shù) 抽象 晶體 （有限） 晶格 結(jié)構(gòu) 基元 晶胞 晶面 晶棱 晶胞 參數(shù) 具體 晶體 點(diǎn)陣、格子、結(jié)構(gòu)基元 空間點(diǎn)陣與晶體 晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標(biāo) 晶系 晶體幾何學(xué)基本知識(shí) （ 1）晶胞二個(gè)要索 （ 2）微粒的分?jǐn)?shù)坐標(biāo) （ 3）晶面及晶面指數(shù) （ 4）干涉指數(shù)及晶面間距 、型式 ?大?。河删О麉?shù)確定 ?型式：指晶胞是素晶胞還是復(fù)晶胞 ?晶胞中原子的種類、數(shù)目和位置 晶體 點(diǎn)陣、格子、結(jié)構(gòu)基元 空間點(diǎn)陣與晶體 晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標(biāo) 晶系 晶體幾何學(xué)基本知識(shí) （ 1）晶胞二個(gè)要索 （ 2）微粒的分?jǐn)?shù)坐標(biāo) （ 3）晶面及晶面指數(shù) （ 4）干涉指數(shù)及晶面間距 晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標(biāo) （ 2）微粒的分?jǐn)?shù)坐標(biāo) ? 晶胞中原子 P 的位置用向量 OP代表 ? x、 y、 z就是分?jǐn)?shù)坐標(biāo) ? x≤ y≤ z≤1 czbyax ??? ?????? 例：求 CsCl晶胞的內(nèi)容立方格子 (假設(shè)晶胞對(duì)應(yīng)的格子為立方格子 ) CsCl晶胞實(shí)際具有的離子為 ? 1個(gè) Cl離子 – 分?jǐn)?shù)坐標(biāo) (0,0,0) ? 1個(gè) Cs+離子 – 分?jǐn)?shù)坐標(biāo) (1/2,1/2,1/2) ? 晶面 – 連接空間點(diǎn)陣的陣點(diǎn)所構(gòu)成的一系列相互平行的平面 – 晶面一般用晶面指數(shù)（ hkl）來(lái)表示 晶面指數(shù) – 又稱晶面指標(biāo)、密勒（ Miller）指數(shù) – 表示為 (hkl) – 用于表示晶面在晶體中的取向 – 通過(guò)晶面在三個(gè)晶軸上的截距比值來(lái)描述 晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標(biāo) （ 3）晶面及晶面指數(shù) 例：求晶面的晶面指數(shù) ? 求晶面指數(shù)的方法： – 空間點(diǎn)陣中 x、 y、 z坐標(biāo)軸系統(tǒng)（用點(diǎn)陣周期a、 b、 c為單位，三軸間夾角為 α、 β、 γ） – 量出晶面在 x、 y、 z軸的截距分別為 pa,qb,rc – 寫(xiě)出三個(gè)截距的倒數(shù)連比形式 1/p:1/q:1/r – 將三個(gè)倒數(shù)化為三個(gè)互質(zhì)整數(shù) h:k:l – (hkl)即為晶面指數(shù) 解：截距 3a、 3b、 5c 1/3:1/3:1/5 5:5:3 晶面指數(shù)為 （ 553） ? （ hkl）表示一組平行且等距離的晶面 ? 當(dāng)晶面與某坐標(biāo)軸平行、則表示晶面與該軸的截距離為 ?，其倒數(shù)為 0 ? 如果晶面與某坐標(biāo)軸的負(fù)方向相交時(shí)，則在相應(yīng)的指數(shù)上加一負(fù)號(hào)來(lái)表示 ? 例（ ）即表示晶面與 y軸的負(fù)方向相交 lkh? ? 晶面間距 – 一族平行晶面中相鄰兩個(gè)晶面間的距離，稱晶面間距 – 表示： d（ hkl） 、 dhkl或 d（ hkl）或 d – 表示（ hkl）晶面中兩相鄰晶面的距離 晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標(biāo) （ 4）干涉指數(shù)及晶面間距 ? 干涉指數(shù)（ HKL） – 狹義的晶面指數(shù)，是可帶有公約數(shù)（ n）的晶面指數(shù)，即（ nh nk nl）或 n（ hkl） ? 在晶體中晶面指數(shù)（或干涉指數(shù)）最低的晶面具有最大的晶面間距 – （ 100）、（ 010）或（ 001）的這類晶面的 d（ hkl） 最大 – 立方、四方或正交晶系中， d（ 100） =a、 d（ 010） =b、 d（ 001） = c 晶體 點(diǎn)陣、格子、結(jié)構(gòu)基元 空間點(diǎn)陣與晶體 晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標(biāo) 晶系 晶體幾何學(xué)基本知識(shí) 按照晶軸與晶角關(guān)系（盡管點(diǎn)陣各不相同），單位晶胞只有七種，稱為七個(gè)晶系。 ? 求：確定二種 NaCl晶胞的大小和型式 nma 22 2 ?????60? 解： II、虛線格子 （ 2）晶胞的型式 – 實(shí)線格子為素格子 – 對(duì)應(yīng)的晶胞為素晶胞 ? 例：圖為 NaCl的兩種空間格子（實(shí)線和虛線）， 實(shí)線格子為立方面心格子，其對(duì)應(yīng)的立方面心點(diǎn)陣參數(shù) a＝ 。 ? 求：確定二種 NaCl晶胞的大小和型式 解： I、實(shí)線格子 （ 2）晶胞的型式 – 實(shí)線格子為復(fù)格子 – 實(shí)線格子對(duì)應(yīng)的晶胞為復(fù)晶胞 82頂 點(diǎn)面內(nèi)NNNN ???素晶胞 ?復(fù)晶胞？ 素格子 ?復(fù)格子？ 格子占有陣點(diǎn)數(shù)？ 488260 ????? 例：圖為 NaCl的兩種空間格子（實(shí)線和虛線）， 實(shí)線格子為立方面心格子，其對(duì)應(yīng)的立方面心點(diǎn)陣參數(shù) a＝ 。 ? (i) 平行六面體對(duì)稱性和點(diǎn)陣對(duì)稱性一致 ? (ii)平行六面體各棱之間直角數(shù)目盡量多 ? (iii)遵守以上兩條后，平行六面體體積盡量小 點(diǎn)陣、格子、結(jié)構(gòu)基元 （ 5） 布拉維 (Brarisa)法則 ? 、 、 、 α、 β 、 γ ? 布拉維法則限制下所劃分的平行六面體的邊長(zhǎng) 、 、 及夾角 α、 β 和 γ b?a?c?b?a?c?點(diǎn)陣、格子、結(jié)構(gòu)基元 （ 6）點(diǎn)陣參數(shù) 晶體 點(diǎn)陣、格子、結(jié)構(gòu)基元 空間點(diǎn)陣與晶體 晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標(biāo) 晶系 晶體幾何學(xué)基本知識(shí) （ 1）晶胞 （ 2）研究晶體結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì) （ 3）晶面 （ 4）晶棱 （ 5）晶體與點(diǎn)陣的對(duì)應(yīng)關(guān)系 晶胞參數(shù)表示 ? 空間格子對(duì)應(yīng)實(shí)際晶體的部位，則稱為晶胞。第二章 多晶 X射線衍射法 催化劑性能評(píng)價(jià)與表征 物質(zhì)性能 當(dāng)今材料科學(xué)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用