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X射線衍射儀XRD的原理和基本構(gòu)造

瀏覽次數(shù):1518發(fā)布日期:2022-07-21
  X射線衍射儀是利用衍射原理,測(cè)定物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu),織構(gòu)及應(yīng)力,的進(jìn)行物相分析,定性分析,定量分析。廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、科研、航空航天、教學(xué)、材料生產(chǎn)等領(lǐng)域。
  X射線衍射儀XRD的工作原理。
  x射線的波長(zhǎng)和晶體內(nèi)部原子面之間的間距相近,晶體可以作為X射線的空間衍射光柵,即一束X射線照射到物體上時(shí),受到物體中原子的散射,每個(gè)原子都產(chǎn)生散射波,這些波互相干涉,結(jié)果就產(chǎn)生衍射。衍射波疊加的結(jié)果使射線的強(qiáng)度在某些方向上加強(qiáng),在其他方向上減弱。
  分析衍射結(jié)果,便可獲得晶體結(jié)構(gòu)。以上是1912年德國(guó)物理學(xué)家勞厄(M.von Laue)提出的一個(gè)重要科學(xué)預(yù)見(jiàn),隨即被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。1913年,英國(guó)物理學(xué)家布拉格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)在勞厄發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,不僅成功的測(cè)定了NaCl,KCl等晶體結(jié)構(gòu),還提出了作為晶體衍射基礎(chǔ)的公式--布拉格方程:2dsinθ=nλ。
  對(duì)于晶體材料,當(dāng)待測(cè)晶體與入射束呈不同角度時(shí),那些滿足布拉格衍射的晶面就會(huì)被檢測(cè)出來(lái),體現(xiàn)在XRD圖譜上就是具有不同的衍射強(qiáng)度的衍射峰。對(duì)于非晶體材料,由于其結(jié)構(gòu)不存在晶體結(jié)構(gòu)中原子排列的長(zhǎng)程有序,只是在幾個(gè)原子范圍內(nèi)存在著短程有序,故非晶體材料的XRD圖譜為一些漫散射饅頭峰。
  X射線衍射儀XRD的基本構(gòu)造:
  X射線衍射儀的形式多種多樣,用途各異,但其基本構(gòu)成很相似,為X射線衍射儀的基本構(gòu)造原理圖,主要部件包括4部分。
  (1) 高穩(wěn)定度X射線源 提供測(cè)量所需的X射線, 改變X射線管陽(yáng)極靶材質(zhì)可改變X射線的波長(zhǎng), 調(diào)節(jié)陽(yáng)極電壓可控制X射線源的強(qiáng)度。
  (2) 樣品及樣品位置取向的調(diào)整機(jī)構(gòu)系統(tǒng) 樣品須是單晶、粉末、多晶或微晶的固體塊。
  (3) 射線檢測(cè)器 檢測(cè)衍射強(qiáng)度或同時(shí)檢測(cè)衍射方向, 通過(guò)儀器測(cè)量記錄系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)可以得到多晶衍射圖譜數(shù)據(jù)。
  (4) 衍射圖的處理分析系統(tǒng) 現(xiàn)代X射線衍射儀都附帶安裝有衍射圖處理分析軟件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng), 它們的特點(diǎn)是自動(dòng)化和智能化。
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