x射线衍射仪原理
8页1、-*射线衍射仪原理及应用课程名称材料分析测试技术 系 别 金属材料工程系 专 业 金属材料工程 班 级 材料* 姓 名 _ * *_学 号 * 化学工程与现代材料学院 制. z-*射线衍射仪原理及应用根本原理:*射线的波长和晶体部原子面之间的间距相近,晶体可以作为*射线的空间衍射光栅,即一束*射线照射到物体上时,受到物体中原子的散射,每个原子都产生散射波,这些波互相干预,结果就产生衍射。衍射波叠加的结果使射线的强度在*些方向上加强,在其他方向上减弱。分析衍射结果,便可获得晶体构造。以上是1912年德国物理学家劳厄提出的一个重要科学预见,随即被实验所证实。1913年,英国物理学家布拉格父子,在劳厄发现的根底上,不仅成功的测定了NaCl,KCl等晶体构造,还提出了作为晶体衍射根底的著名公式布拉格方程:2dsin=n。根本特征: *射线及其衍射*射线是一种波长0.06-20nm很短的电磁波,能穿透一定厚度的物质,并能使荧光物质发光、照相机乳胶感光、气体电离。用高能电子束轰击金属靶产生*射线,它具有靶中元素相对应的特定波长,称为特征*射线。如铜靶对应的*射线波长为0.154056 nm。对于晶
2、体材料,当待测晶体与入射束呈不同角度时,那些满足布拉格衍射的晶面就会被检测出来,表达在*RD图谱上就是具有不同的衍射强度的衍射峰。对于非晶体材料,由于其构造不存在晶体构造中原子排列的长程有序,只是在几个原子围存在着短程有序,故非晶体材料的*RD图谱为一些漫散射馒头峰根本构成: 1,高稳定度*射线源提供测量所需的*射线, 改变*射线管阳极靶材质可改变*射线的波长, 调节阳极电压可控制*射线源的强度。*射线管利用高速电 子撞击金属靶面产生 *射线的真空电子器件,又称*光管。分为充气管和真空管两类。1895 年 W.K.伦琴在进展克鲁克斯管实验时发现了 *射线 。克鲁克斯管就是最早的充气*射线管 ,其功率小 、寿命短、控制困难,现已很少应用。1913年 W.D.库利吉创造了真空*射线管。管真空度不低于10-4帕。阴极为直热式螺旋钨丝,阳极为铜块端面镶嵌的金属靶。阴极发射出的电子经数万至数十万伏高压加速后撞击靶面产生*射线。以后经过许多改良,至今仍在应用。现代出现一种在阳极靶面与阴极之间装有控制栅极的 *射线管,在控制栅上施加脉冲调制,以控制*射线的输出和调整定时重复曝光 。*射线管用于医学诊
3、断、治疗、零件的无损检测 ,物质构造分析 、光谱分析、科学研究等方面。*射线对人体有害,使用时须采取防护措施。 简单的说,它包括四个局部: 1.产生电子的阴极,一般是螺旋形状的钨丝,加热后可以发射电子。 2.阳极靶,它用来吸收阴极电子,通过这些高速电子的撞击,产生*射线*射线的产生原理你应该知道吧.赘述,撞击会产生大量热主要的能量消耗形式,故靶需要水冷。 3.阴极周围的聚焦罩,就是对电子起一个聚焦的作用,使靶上面产生聚焦斑,*射线从聚焦斑射出。 4.*射线管体,它是真空的,一般由玻璃或金属制成。窗口由钹密封。 2,样品及样品位置取向的调整机构系统样品须是单晶、粉末、多晶或微晶的固体块。 金属样品如块状、板状、圆拄状要求磨成一个平面,面积不小于10*10mm,如果面积太小可以用几块粘贴一起。对于片状、圆拄状样品会存在严重的择优取向,衍射强度异常。因此要求测试时合理选择响应的方向平面。对于测量金属样品的微观应力晶格畸变,测量剩余奥氏体,要求样品不能简单粗磨,要求制备成金相样品,并进展普通抛光或电解抛光,消除外表应变层。粉末样品要求磨成320目的粒度,约40微米。粒度粗大衍射强度底,峰形不好
4、,分辨率低。要了解样品的物理化学性质,如是否易燃,易潮解,易腐蚀、有毒、易挥发。粉末样品要求在3克左右,如果太少也需5毫克。 样品可以是金属、非金属、有机、无机材料粉末。对于研究课题使用的、购置的各种原料一定要进展鉴定,如材料分子式,晶型,结晶度,粒度等。以免用错原料。对于不同基体的薄膜样品,要了解检验确定基片的取向,*射线测量的膜厚度约20个纳米。对于纤维样品的测试应该提出测试纤维的照射方向,是平行照射还是垂直照射,因为取向不同衍射强度也不一样。 对于焊接材料,如断口、焊缝外表的衍射分析,要求断口相对平整,提供断口所含元素。如果一个断口照射面积小则可用两个或三个断口拼起来。*射线衍射技术可以分析研究金属固溶体、合金相构造、氧化物相合成、材料结晶状态、金属合金化、金属合金薄膜与取向、焊接金属相、各种纤维构造与取相、结晶度、原料的晶型构造检验、金属的氧化、各种瓷与合金的相变、晶格参数测定、非晶态构造、纳米材料粒度、矿物原料构造、建筑材料相分析、水泥的物相分析等。非金属材料的*射线衍射技术可以分析材料合成构造、氧化物固相相转变、电化学材料构造变化、纳米材料掺杂、催化剂材料掺杂、晶体材料构造
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