X射线衍射技术及其在材料表征实验的研究综述.pdfVIP

! Q：翌 ScienceandTechnologyInnovationHerald 研 究 报 告 X射线衍射技术及其在材料表征实验的研究综述 王存勇 曹丽 茆思聪 尚凤娇 周智涛 王峰 (合肥师范学院电子信息工程学院 安徽合肥 230601) 摘 要：X射线衍射技术是一种不损害材料，无污染 精确测量并能得到样品完整结构信息的测量技术，在材料研究的众多领域得以应用。该文主要 介绍了x射线衍射的产生及其工作原理，从物相分析．应力测量、晶粒尺寸和结晶度测量等方面概述了该技术在材料结构表征中的庄甩。 关键词：X射线衍射 物相分析 应力 结晶度 中图分类号：TB302 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)12(a)-0020-01 自从伦琴发现了X射线 ，随后X射线被 所有物质的标准X射线衍射花样 (即I-2e ZnO薄膜晶粒尺寸的影响。 用于表征晶体的结构和物 质的物 相 。当X 曲线)，各种已知晶体的x射线衍射花样的 2．4 结晶度的测定 射线通过某种物质时，会产生不 同的衍射 收集、校订、编辑和出版工作是由 “粉末衍 结 晶度是影响材料性能的重要参数 。 花样，该衍射花样可用于表征物质的晶体 射标准联合委员会 (JCPDS)”负责，每一 在一些情况下，物质结 晶相和非 晶相的衍 结构。随着现代科学技术的发展，X射线衍 种晶体的X射线衍射花样被制成一张卡片， 射 图谱往往会重叠。结晶度的测定主要是 射技术的不断进步，在材料探测方面取得 称为粉末衍射卡 (简称PDF卡)，X射线物 根据结晶相的衍射 图谱面积与非 晶相 图谱 了重要进展，X射线衍射技术可以对晶体、 相分析就是利用PDF卡片进行物相检索和 面积的比，在测定时必须把晶相、非晶相及 非 晶体 、人工器件和生物有机体等材料的 分析的。要对某种未知样 品进行物相分析 背景不相干散射分离开来 。范雄等 利用 结构进行分析和表征 ，该技术为材料科学 时，首先利用X射线衍射仪测试 出该样品的 X射线衍射仪测试了不同退火 时间处理 的 的发展提供了一种重要的结构表征手段。 x射线衍射花样，然后将实验测试X射线衍 聚丙烯的X射线衍射花样 ，并采用函数分 射花样与数据库中标准的x射线衍射花样 峰法计算 出样 品中非晶峰和结 晶峰 比例关 1X射线衍射基本原理 进行对 比，如果该样 品是一种单相物质，通 系，计算出不 同退火处理条件下聚丙烯 的 X射线是一种波长较短的电磁波，波长 过对 比可以直接确定该样 品的物相；如果 结晶度，找出聚丙烯结 晶度随退火时间的 在 10 。～10 m之间，x射线一般 由X射 该样 品是由多种 晶体构成 ，则可 以在所测 变化规律。 线光管产生 ，在一根封闭的真空管中，在管 重叠的衍射花样 中将各种 晶体的衍射花样 子 的阴极和 阳极施加一个高电压，从阴极 逐一剥离 出来 ，从而确定 出该样 品的物相 3结语 发射出的电子流在高压作用下被加速，高 构成。 x射线衍射技术 已经渗透到物理 、化 速 电子流轰击阳极金属靶产生X射线。当一 2．2应力的测定 学和材料科学等诸多领域 ，成为一种重要 束单色的X射线照射到晶体上时，由于晶体 薄膜的性能与其化学成分、微结构、表 测试和 分析方法 。该文 主要介 绍了X射 线 物质是 由规则排列的原子构成 ，规则排列 形貌及残余应力等 多种因素密切相关。研 衍射的基本原理以及X射线衍射技术在材 的原子 问的距离与X射 线波长相当，经不 同 究表 明，残余应力对薄膜的电磁学和力学 料物相分析、应力测量、晶粒尺寸分析和结 原子散射的X射线相互干涉，x射线在某些 性能及其使用寿命都有重要影 响。准确测 晶度计算等方面的应用。 特殊方向上被加强 ，衍射线方位和强度的 量薄膜的残余应力是薄膜应用的基础 ，在 空 间分布与晶体结构密切相