x射线衍射强学习.pptxVIP

2022-9-13 1 3-1 引言 布拉格方程解决了衍射方向问题，它反映了晶胞的大小及形状。但晶体种类不仅取决于晶格常数，更重要的是取决于原子种类及原子在晶胞中的位置，而原子种类及原子在晶胞中的位置不同反映到衍射结果上，表现为反射线（衍射线）的有无或强度大小，即衍射强度。 X射线衍射强度在衍射仪花样上反映的是衍射峰的高低（或衍射峰所包围的面积）；在照相底片上反映为黑度。一般用相对强度来表示。 影响衍射强度的因素很多，讨论这一问题必须一步步进行：一个电子 一个原子 一个晶胞 粉末多晶体。 第1页/共42页 2022-9-13 2 3-2 结构因子 结构因子（structure factor）是定量表征原子排布以及原子种类对衍射强度影响规律的参数，即晶体结构对衍射强度的影响因子。 因原子在晶体中位置不同或原子种类不同而引起的某些方向上衍射线消失的现象，称为系统消光。 根据系统消光结果以及通过测定X射线强度的变化可以推断出原子在晶体中的位置。 第2页/共42页 2022-9-13 3 一、一个电子对X射线的散射 讨论对象及结论： 一束X射线沿OX方向传播，O点碰到电子发生散射，那么距O点距离OP＝R、OX与OP夹角为2的P点的散射强度为： 公式讨论 推导过程 第3页/共42页 2022-9-13 4 第4页/共42页 2022-9-13 5 一束X射线经电子散射后，其散射强度在空间各个方向上是不同的：沿原X射线方向上散射强度（2＝0或2＝π时）比垂直原入射方向的强度（2＝π/2时）大一倍。 若只考虑电子本身的散射本领，即单位立方体里对应的散射能量，OP＝R＝1， 则有公式： 公式讨论： 第5页/共42页 2022-9-13 6 推导过程： 强度为I0且偏振化了的X射线作用于一个电荷为e、质量为m的自由电子上，那么在与偏振方向夹角为、距电子R远处，散射强度Ie为： 第6页/共42页 2022-9-13 7 而事实上，射到电子上的X射线是非偏振的，引入偏振因子，则有：（表示强度分布的方向性） 第7页/共42页 2022-9-13 8 讨论对象及结论： 一个电子对X射线散射后空间某点强度可用Ie表示，那么一个原子对X射线散射后该点的强度： 这里引入了f――原子散射因子 推导过程 二、一个原子对X射线的散射 第8页/共42页 2022-9-13 9 推导过程： 一个原子包含Z个电子，那么可看成Z个电子散射的叠加。 （1）若不存在电子散射位相差： 其中Ae为一个电子散射的振幅。 第9页/共42页 2022-9-13 10 （2）实际上，存在位相差，引入原子散射因子： 即Aa＝f Ae 。 其中f与有关、与λ有关。散射强度： （f总是小于Z，如图1-25） 第10页/共42页 2022-9-13 11 第11页/共42页 2022-9-13 12 三、一个单胞对X射线的散射 讨论对象及主要结论： 这里引入了FHKL ――结构因子 推导过程 第12页/共42页 2022-9-13 13 推导过程： 假设该晶胞由n种原子组成，各原子的散射因子为：f1 、f2 、f3 ...fn； 那么散射振幅为：f1 Ae 、f2 Ae 、f3Ae ...fn Ae ； 各原子与O原子之间的散射波光程差为：Φ1 、Φ2 、Φ3 ... Φn ； 第13页/共42页 2022-9-13 14 第14页/共42页 2022-9-13 15 则该晶胞的散射振幅为这n种原子叠加：引入结构参数 ：可知晶胞中（H K L）晶面的衍射强度 第15页/共42页 2022-9-13 16 四、结构因子FHKL 的讨论 关于结构因子 结构因子计算式 结构因子计算例 产生衍射的充分条件及系统消光 系统消光 消光规律 第16页/共42页 2022-9-13 17 关于结构因子： 因为. 其中：Xj、Yj、Zj是j原子的阵点坐标； H K L是发生衍射的晶面。 所以有： 第17页/共42页 2022-9-13 18 简单晶胞的结构因子 简单晶胞中只有一个原子，000 可见，F2与hkl无关，对所有的反射具有相同的值，即