射线衍射中大体概念.docx

De =入/(B cos 9 )(入为X射线波长，B为衍射峰半高宽，e为衍射角)双线法 (Williams-Hall)测定金属晶体中的微观应力晶块尺寸小于卩m，且有不均匀应变时衍射线宽化可用谢乐方程或Hall法作定量计算1 衍射线宽化的缘故用衍射仪测定衍射峰的宽化包括仪器宽化和试样本身引发的宽化试样引发的宽化又包 括晶块尺寸大小的阻碍、不均匀应变(微观应变)和堆积层错(在衍射峰的高角一侧引发长 的尾巴)后二个因素是由于试样晶体结构的不完整所造成的2 谢乐方程 假设假设试样中没有晶体结构的不完整引发的宽化，那么衍射线的宽化仅是由晶块尺寸造成的，而且晶块尺寸是均匀的，那么可取得谢乐方程：式中Size表示晶块尺寸(nm), K为常数，一样取K=1,入是X射线的波长(nm), FW (S) 是试样宽化(Rad),9那么是衍射角(Rad)计算晶块尺寸时，一样采纳低角度的衍射线，若是晶块尺寸较大，可用较高衍射角的衍 射线来代替此式适用范围为 1-100nm3 微观应变引发的线形宽化 若是存在微观应力，衍射峰的加宽表示为：式中 Strain 表示微观应变，它是应变量对面间距的比值，用百分数表示4 Hall 方式测量二个以上的衍射峰的半高宽FW (S),由于晶块尺寸与晶面指数有关，因此要选择 同一方向衍射面，如(111)和(222)，或(200)和(400)。

以为横坐标，作图，用最小 二乘法作直线拟合，直线的斜率为微观应变的两倍，直线在纵坐标上的截距即为晶块尺寸的 倒数5 半高宽、样品宽化和仪器宽化样品的衍射峰加宽能够用半高宽来表示，样品的半高宽FWHM是仪器加宽FW (I)和 样品性质(晶块尺寸细化和微观应力存在)加宽FW (S)的卷积为了求得样品加宽FW (S)，必需成立一个仪器加宽FW (I)与衍射角9之间的关系， 也称为 FWHM 曲线该曲线能够通过测量一个标样的衍射谱来取得标样应当与被测试样的结晶状态相同， 标样必需是无应力且无晶块尺寸细化的样品，晶粒度在25 um以上，如NISTA60Si和LaB6Scherrer公式 D=K入/Bcos^ 中，K为Scherrer常数，其值为；D为晶粒尺寸（nm）； B为积分半高宽度，在计算的进程中，需转化为弧度（rad）； e为衍射角；入为X射线波长， 为 nm第一，用XRD计算晶粒尺寸必需扣除仪器宽化阻碍第二，我不明白你用的是不是Cu 靶，Kai和Ka2必需扣除一个，若是没扣除，确信不准确最后，扫描速度也有阻碍，要 尽可能慢一样2 度/分钟•本作业指导书参照JY/T 009—1996转靶多晶体X射线衍射方式通那么和德国Bruker D8 ADVANCE系列仪器操作手册制定。

1. 适用范围本作业指导书适用于在Bruker D8 ADVANCE粉末衍射仪上进行XRD测试及进行相应的数 据处置和结果分析2. 术语、符号X射线：通常将波长为10-3nm~10nm的电磁波叫做X射线用于晶体衍射的X射线波 长一样从到晶体：由结构单元在三维空间呈周期性重复排列而成的固态物质那个地址的结构基 元指的是原子、分子、离子或它们的集团；在晶体学中，（空间）点阵是用来表达晶体中原 子团排列的周期性的工具，是三维空间中，周期重复排列的点的集合晶体能够用简单的公 式表示如下：晶体=（空间）点阵+结构基元多晶体: 由许多小晶粒聚集而成的物体称为多晶体或多晶材料它能够是单相的，也能 够是多相的晶胞：晶体顶用来反映晶体的周期性、对称性及结构单元的大体构造单元其形状为 一平行六面体晶胞参数；点阵常数：平行六面体形的晶胞可用其三个边的长度a、b、c及它们间的 夹角a、b、c边的夹角）、B（a、c边的夹角）、Y（a、b边的夹角）这六个数来表达，这六个 数就叫做点阵常数或晶胞参数点阵畸变：存在于点阵内部的不均匀应变晶系：晶体中可能存在的点阵，按其本身的对称性，也即晶胞的对称性可分为七种， 称为七个晶系。

晶）面间距d：空间点阵能够为是由许多相同的具有必然周期构造的平面点阵平行 等距排列而成的平面点阵族组成的两个相邻平面点阵间的距离就叫做面间距晶面指数（h k I）：用来代表一个平面点阵族的，用圆括号括起来的三个互质的整数（h k l）多晶衍射法：利用晶体对X射线的衍射效应，取得多晶样品的X射线衍射图的方式该 法给出一套大体数据一一d-l值（衍射面间距和衍射强度）依照这些数据可进行物相分析、 计算晶胞参数、确信空间点阵和测定简单金属和化合物的晶体结构样品一样为块状或粉末 状，假设是后者，又称为 X 射线粉末法高温衍射：将试样维持在高于室温的某个温度下进行X射线衍射衍射谱：表现测角角度和衍射强度关系的图谱相对强度1/11 :某衍射峰的相对强度是该衍射峰的面积（或峰高）与该衍射谱中最强 衍射峰的面积（或峰高） I1 的比值乘上 100此面积（或峰高）为扣除背底后的值，物相定 性分析采纳相对强度积分强度；积存强度：单位长度衍射线上接收到的积存能量，实验上是该衍射峰的积 分计数与背底计数之差物相定量分析采纳积分强度择优取向：多晶聚集体中个小晶粒的取向不是在空间均匀散布，而是相对集中在某些 方向的现象。

物相；相: 物相是具有相同成份及相同物理化学性质的，即具有相同晶体结构的物质 均匀部份相变：晶体结构发生转变的现象半高宽: 衍射峰高极大值一半处的衍射峰宽积分宽：用衍射峰面积（积分强度）除以衍射峰高极大值（峰值强度）来表示的衍射 线宽度微观应力：存在于晶体内部的残余应力晶体）缺点：晶体内部周期性遭破坏的地址分析线：在待测物相、标准物质衍射图当选作定量分析用或作线形分析用的衍射线单位符号：晶体学经常使用的长度单位是“埃” (Angstrom),符号是“入”、角度单位 是“度”，符号“0”3. 方式原理衍射原理：一束平行的 X 光，通过一组狭缝，每一个狭缝成为一个新的光源，这些新 的光源相位彼此叠加，相位相同的增强，相位相反的减弱，在投影屏上就能够够看到明暗相 间的衍射条纹在 X 射线衍射的实践中，狭缝被晶体的晶面组所替代衍射图谱中的每一个 衍射峰都知足布拉格方程：式中：入：X射线波长n ：反射级数，为一整数d(hkl)：反射晶面(hkl)的面间距HKL:衍射指数(各反射晶面指数乘上反射级数，H=nh, K=nk, L=nl)0 (HKL)： (HKL)衍射的布拉格角，2 9称衍射角物相组成的定性分析：不同物相的多晶衍射谱，在衍射峰的数量、2 0位置及强度上总 有一些不同，具有物相特点。

几个物相的混合物的衍射谱是各物相多晶衍射谱的权重叠加， 因此将混合物的衍射谱与各类单一物相的标准衍射谱进行匹配，能够解析出混合物的各组成 相一个衍射谱能够用一张实际谱图来表示，也能够与各衍射峰对应的一组晶面间距值(d 值)和相对强度(1/11)来表示因此这种匹配能够是和图谱对照，也可是将他们的各d(2 0), (1/11)进行对照这种匹配解析能够用运算机自动进行，也可用人工进行定量相分析方式：对一些特定的体系，可应用下各国标规定的方式进行：GB/T 5225-85；GB/T 8359-87；GB/T 8362-87对不同的分析体系应选用适合的分析方式，如外标法、参考强度比法、增量法、无标法 等其它适合的方式亦能够利用利历时还应查阅这些方式的最新进展，探讨利用他们的可 能性参见JY/T 009-1996转靶多晶体X射线衍射方式通那么及附录D晶粒大小的测定：联系晶粒大小D与衍射线宽度B的谢乐公式为：Scherrer公式D=K 入 / B cos 0式中 DHKL:晶粒在(HKL)面法线方向的平均厚度入：所用X射线的波长0 HKL： （HKL）衍射的布拉格角:（HKL）衍射的线宽度，或积分宽度，或其他概念K：常数，与谢乐公式的推导方式和B的概念有关，其值在1左右。

在B概念为半高宽， DHKL概念为HKL面族法线方向的平均厚度时，K值为由于材料中的晶粒大小并非完全一样，故所得实为不同大小晶粒的平均值又由于晶粒 不是球形，在不同方向其厚度是不同的，即由不同衍射线求得的 D 常是不同的一样求取 数个（如n个）不同方向（即不同衍射）的晶粒厚度，据此能够估量晶粒的外形求他们的 平均值，所得为不同方向厚度的平均值D,即为晶粒大小多方向的平均值也能够用作图法求取点阵畸变的测定: 联系点阵畸变或微应力与衍射线宽度的关系式为:点阵畸变微应力式中:由点阵畸变造成的衍射线宽度E：杨氏模量立方晶系点阵参数的测定：参见JY/T 009-1996转靶多晶体X射线衍射方式通那么高温衍射：各类材料在温度转变时会发生相变，因此利用衍射仪的高温附件能够动态 测量升温、降温或恒温进程中由于试样结构的转变而引发的试样衍射花腔的转变，从而确信 相变发生进展进程和相变的结果，并可确信相变温度、固相反映温度、化合物的分解温度等 它既能够测定不可逆相变，也能够测定可逆相变4. 经常使用材料X射线源：铜靶 Cu Ka 1 （入=A）单色器：石墨计数器：NaI闪烁计数器，PSD位敏探测器其他：相关的制样工具及样品皿、溶剂5.仪器、附件及工作环境仪器信息仪器名称：Bruker D8 ADVANCE粉末衍射仪型号： D8 ADVANCE特色附件高温附件（室温T600K）LiF 单色仪PSD 位敏探测器环境要求室内温度：19°C〜25°C相对湿度：W70%仪器电源条件仪器供电电压 220V±10％，50Hz±10％6. 样品粉末试样：直接放在塑料（或玻璃）样品皿顶用特制玻璃压平，平放在样品台上测试 若是粉末颗粒比较粗，那么需研磨）。

薄膜试样：直接平放在样品台上，进行测试块状固体：选取一个光洁平整的面，平放在样品台上测试液体试样：倒入塑料样品皿中平放在样品台上测试其他相关信息及要求参见JY/T 009-1996转靶多晶体X射线衍射方式通那么7样品7. 分析步骤利用 NaI 闪烁计数器搜集数据启动运算机操纵系统打开冷却水泵，检查水泵水温设置及实际水温指示，正常范围应为： 19-24C将钥匙转置I挡，启动衍射仪主机；启动完成后，将钥匙转置II挡，按下灯丝键；1分 钟后按下高压开关；将仪器调到AUTOMATIC RUN,预热仪器；预热完成后用Diffrac Plus Basic 的系统操纵治理软件将衍射仪与运算机联机依照JY/T 009-1996转靶多晶体X射线衍射方式通那么7样品的要求制样放置样品：将制备好的样品皿平放在衍射仪的样品台支架上，水平固定数据搜集：打开运算机中的Diffrac Plus Basic数据搜集软件，选择适合的狭缝系统和滤 色片，设定好测试速度、角度范围、扫描步长后搜集数据利用 PSD 位敏探测器搜集数据启动运算机操纵系统；打开钢瓶气阀开关，调剂气压为，气流量为20，稳固2 小时打开冷却水泵，检查水泵水温设置及实际水温指示，正常范围应为：19-24 °C。

将钥匙转置I挡，启动衍射仪主机；启动完成后，将钥匙转置II挡，按下灯丝键；1分 钟后按下高压开关；将仪器调到AUTOMATIC RUN,预热仪器；预热完成后用Diffrac Plus Basic 的系统操纵治理软件将衍射仪与运算机联机；打开PSD高压开关装上位敏探测器，将三个机械窗口开至最大；同时将仪器公司提供的 SiO2 晶体板放到 样品台上固定好，为仪器校正做好预备打开MEASUREMENT程序，将光管和探测器都定位于（ 9 ）;检查光管高。