三种衍射几何在X射线衍射实验中应用(翻译稿).pdfVIP

4.4.5 测量几何 Klug 和Alexander (1974) 详细研究了不同的粉末衍射仪的衍射几何。在此我们将比较 不同光源测定PDF （pair distribution function ）函数时，这几种衍射几何的共同点和差异。 图一 密封 X 射线管和旋转阳极实验室光源都是高发散的。使用仲聚焦(parafocusing) Bragg-Brentano 几何（图一）可以使散射强度大幅提高，即使这种情况在低角更明显，而低 Q 区域的信息并非研究 PDF 的关键。图示为一个平板对称(theta-2theta) 反射几何。 Bragg-Brentano 通常与实验室光源联用。不过如果采用平行探测器体系（比如线或面PSD 探 测器以及IP 照相机），采用柱状对称几何将更加合适。平板对称透射几何也可以精确测定散 射强度（图二）。平板几何相比毛细管几何（图三）的优势在于有大量样品被X 射线照到， 同时来自样品架的寄生散射也不会很强，因此安置样品比较容易。最后，吸收校正可以用简 单的解析表达式描述各个方向上的样品吸收（附录5.2 ）。选择采用反射几何还是透射几何取 决于样品的透明度。另外就仲聚焦的性质而言，反射几何的优点在于吸收和样品有效体积可 以自动进行部分校正（如果样品无限厚，或者对X 射线完全吸收则可以完全自动校正）。后 面几条优点使得反射几何有时也用在同步辐射光源的仪器上，即使平行光的应用使得仲聚焦 不再有价值。 图二 图三 如果样品是明显透明的，也就是通常高能 X 射线使用时，透射几何能得到较强的散射 强度，特别是在高角处，此处射线的覆盖范围是透射模式中最大的。高角处获得较强的散射 强度是重要决定因素，因此这种衍射几何通常用在同步辐射的高能散射中。与反射几何相比， 它也更能防止校准误差的出现，特别是在低角度。 制备好的样品应该是厚度均一且没有孔洞的。厚度可以适当调整，不过在透射几何中， 最佳的条件是样品吸收系数(对应于实验采用的X 射线能量) ，t ，约等于0.5 。对于原子数 低的样品，在60KeV X 射线的能量条件下想达到这一标准，样品厚度必须达到厘米级。若 如此，则样品厚度又将受制于其他因素，例如分辨率和实验的物理几何。在透射几何中，通 常样品厚度应该避免超过5mm。 应当注意，在衍射角极限处，射线的照射范围不能超过样品表面区域的边缘。（图一和 图二）反射模式低角度时这种问题尤其棘手，这将导致样品强度的角度依赖性下降，从而导 致校正困难。一种解决方案是在低角采用透射几何而在高角采用反射几何。这就意味着得到 的数据应该在重叠处合理的匹配。如果对每组数据分别做了正确的吸收和有效体积（也叫测 量体积）校正，就可以成功进行匹配了。另一种解决方案就是干脆忽略低角区的问题。这会 导致部分数据无效，不过无效的数据只存在于很低的 Q 区域，不会对傅里叶变换造成很大 影响。当然，在精确测量时应避免采用这种方法。如果全部采用对称透射几何收集数据，上 述问题就不存在了。这再一次使得对称透射成为同步辐射实验中最值得采用的衍射几何。 译自 Underneath the Bragg Peaks: Structural Analysis of Complex Materials p125-127 By 南风太古心 lishenyu_sarah@ 如有错误敬请指正 2012/9/21