第四章 多晶体分析方法.ppt

CompanyLogo聚焦圆当一束X射线从S照射到试样上的A、O、B三点，它们的同一﹛HKL﹜的衍射线都聚焦到探测器F。设测角仪圆的半径为R，聚焦圆半径为r，根据图3-10的衍射几何关系，r=R/2sinθ。公式中，测角仪圆的半径R是固定不变的，聚焦圆半径r则是随θ的改变而变化的。当θ→0o，r→∞；θ→90o，r→rmin=R/2。又因为S、F是固定在测角仪圆同一圆周上的，若要S、F同时又满足落在聚焦圆的圆周上，那么只有试样的曲率半径随θ角的变化而变化。这在实验中是难以做到的。通常试样是平板状，当聚焦圆半径r试样的被照射面积时，可以近似满足聚焦条件。完全满足聚焦条件的只有O点位置，其它地方X射线能量分散在一定的宽度范围内，只要宽度不太大，应用中是容许的。第29页，共44页，星期日，2025年，2月5日CompanyLogo探测器与记录系统X射线衍射仪可用的辐射探测器有正比计数器、盖革计数器、闪烁计数器、Si（Li）半导体探测器、位敏探测器等，其中常用的是正比计数器和闪烁计数器。第30页，共44页，星期日，2025年，2月5日CompanyLogo闪烁计数器闪烁计数器是利用X射线作用在某些物质（如磷光晶体）上产生可见荧光，并通过光电倍增管来接收探测的辐射探测器，其结构如图所示。当X射线照射到磷光晶体后，产生蓝色可见荧光。蓝色可见荧光透过玻璃再照射到光敏阴极上产生光致电子。由于蓝色可见荧光很微弱，在光敏阴极上产生的电子数很少，但是在光敏阴极后面设置了多个联极（可多达10个），每个联极递增100V正电压，光敏阴极发出的每个电子都可以在下一个联极产生同样多的电子增益，这样到最后联极出来的电子就可多达106-107个，从而产生足够高的电压脉冲。第31页，共44页，星期日，2025年，2月5日LOGO第四章多晶体分析方法第1页，共44页，星期日，2025年，2月5日CompanyLogo第2页，共44页，星期日，2025年，2月5日CompanyLogo主要内容德拜-谢乐法1X射线衍射仪法2第3页，共44页，星期日，2025年，2月5日CompanyLogo4-1德拜-谢乐法照相法：以X射线管发出的特征X射线照射多晶体样品，使之发生衍射，并用照相底片记录衍射花样的方法。试样：粉末多晶体样品，或非粉末块，板，丝。照相方法：德拜-谢乐法，聚焦法，针孔法等，多用德拜-谢乐法。第4页，共44页，星期日，2025年，2月5日CompanyLogo照相法成相原理样品中各晶粒同名（HKL）晶面倒易点集合成倒易球面，倒易球与反射球交线为园环，各晶粒同名（HKL）晶面衍射线构成以入射线为轴，2θ为半锥角的圆锥体。不同（HKL）晶面衍射角不同，形成一系列共顶的衍射圆锥。第5页，共44页，星期日，2025年，2月5日CompanyLogo德拜-谢乐法粉末多晶中不同的晶面族只要满足衍射条件都将形成各自的反射圆锥。如何记录下这些衍射花样呢？一种方法是用平板底片被X射线衍射线照射感光，从而记录底片与反射圆锥的交线。如果将底片与入射束垂直放置，那么在底片上将得到一个个同心圆环，这就是针孔照相法。但是受底片大小的限制，一张底片不能记录下所有的衍射花样。如何解决这个问题？德拜和谢乐等设计了一种新方法。将一个长条形底片圈成一个圆，以试样为圆心，以X射线入射方向为直径放置圈成的圆底片（见图）。这样圆圈底片和所有反射圆锥相交形成一个个弧形线对，从而可以记录下所有衍射花样，这种方法就是德拜-谢乐照相法。记录下衍射花样的圆圈底片，展平后可以测量弧形线对的距离2L，进一步可求出L对应的反射圆锥的半顶角2θ，从而可以标定衍射花样。第6页，共44页，星期日，2025年，2月5日CompanyLogo第7页，共44页，星期日，2025年，2月5日CompanyLogo德拜相机德拜相机结构简单，主要由相机圆筒外壳、光栏、承光管和位于圆筒中心的试样架构成。相机圆筒上下有结合紧密的底盖密封，与圆筒内壁周长相等的底片，圈成圆圈紧贴圆筒内壁安装，并有卡环保证底片紧贴圆筒。第8页，共44页，星期日，2025年，2月5日CompanyLogo德拜相机中试样放置在位于圆筒中心轴线的试样架上。为校正试样偏心，在试样架上设有调中心的部件。圆筒半高处沿直径方向开两圆孔，一端插入光栏，另一端插入承光管。光栏的作用是限制照射到样品光束的大小和发散度。承光管包括让X射线通过的小铜管以及在底部安放的黑纸、荧光纸、和铅玻璃。黑纸可以挡住可见光到相机的去路，荧光纸可显示X射线的有无和位置，铅玻璃则可以防护X射线对人体的有害影响。承光管有两个作