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《臺大 化學分析資料 4Chapter2_report X 光單晶繞射分析及X 光粉末繞射分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第二章X光單晶繞射分析及X光粉末繞射分析(含Rietveldrefinement)張嵩駿，許惠婷，許昭雄，周憲辛臺灣大學化學系摘要自從1912年德國物理學家MaxVonLaue以X光照射硫酸銅晶體產(chǎn)生繞射情形，證實X光是一種波射線，以及晶體內部所組成原子具有規(guī)則性排列以來，X光結晶學之發(fā)展與研究應用可說是一日千里。對於近年來世界各國競相發(fā)展之材料科學而言，X光結晶學提供了一個十分基本且非常有效的分析方法。本文將針對X光單晶繞射分析、X光粉末繞射分析以及其應用作一大致之介紹。關鍵字:X光光繞射、單晶繞射、粉末繞射、光繞射、單晶繞射、粉末繞射、Rietveld1引言另一種產(chǎn)生X
2、光的方法也是以高速電子撞到靶標原子，但不同的是，高速電子將能量傳給原子中的電自從R?ntgen於1895年發(fā)現(xiàn)X射線，1912年Laue子，使原子內層軌域的電子被激發(fā)，隨之外層電子躍-8由於得知Ewald用10cm間隔的結晶模型，首先提出遷到空出的內層軌域位置，因不同軌域的能階差放出以結晶為X光的光柵，也發(fā)表了硫酸銅結晶的X光繞X光，此X光和原子種類有關，稱為特性輻射射圖，之後三年Bragg父子相繼導出結晶面間距離公(CharacteristicSpectrum)。式與繞射強度間的關係，而定下了有名的Bragg公式。例如以高速電子撞擊銅靶，從2p軌域躍遷到1sX光穿透力大，
3、解析度高，利用X光可以做許多軌域為kαX光，其波長為1.5418?，從3p軌域躍遷的分析，例如分子中原子的距離、鍵結型態(tài)，或是人至1s為kβX光，其波長為1.3922?…等等，再使體各部位的透視均可以用X光來作分析，這是因為結用持定的濾光鏡(Filter)得到特定的波長，如使用nickel晶面間的距離與X光的波長的數(shù)量級相當，故可以利filter可以得到以銅靶為target的kαX光。X光粉末用X光來分析結晶材料、粉末等樣品。繞射儀就是使用特性輻射光。材料在X光繞射之下，不同結晶化合物會產(chǎn)生相W.L.Bragg認為可以將繞射現(xiàn)象視為入射光被異的2θhkl、Ihkl，稱為繞射
4、圖譜，(DiffractionPattern)，晶面反射，如同鏡面反射一樣，入射角等於反射角，利用X光繞射圖譜可以用來作為晶格常數(shù)的校正和晶當光程差為波長的整數(shù)倍時，呈現(xiàn)加強效應，產(chǎn)生建相的鑑定。設性干涉，光程差不是波長的整數(shù)倍時，視為削減效X光繞射儀的主要組成：X光管、繞射測角儀、應，故繞射峰只在特定的θ發(fā)生。輻射偵測器等。Bragg’slaw：2dhklsinθ=nλ<1>2基本原理dhkl：平行面中兩鄰近面間的距離就我們所知，帶電粒子在加速或減速的時候，會θ：入射光和平面法線向量的夾角釋放出電磁波，所產(chǎn)生的電磁波具高能量，而波長在λ：入射光的波長-12-810到10m
5、的範圍內為X光，故經(jīng)常以高壓加速的電子束撞擊陽極靶標，高速電子受靶標原子的阻檔而為滿足Bragg晶格繞射公式，必須在二個條件之急遽停止，以此方法產(chǎn)生的X光與靶標原子之特性無下：(1)入射光、繞射光與晶體平行面之法線向量在同關，是以連續(xù)性不同波長同時出現(xiàn)，如此產(chǎn)生的光譜一平面；(2)入射角等於反射角。為連續(xù)光譜，也稱白光光譜(WhiteRadiation)。關於第一點由於各粉末顆粒是亂向的，也就是任何一組平行面都會有符合位向，若將欲測面的法線調資料到入射光及繞射光(偵測器)的平面上，將偵測器以晶若是單晶繞射的話，要將待測面的法線向量調到入射光和反射光的平面上，但是在入射光固定
6、的情況下，有二種選擇：(1)在入射光方向和晶體樣品位置為固定的情況下，使偵測器在三度空間的圓球上做轉動或是移動；(2)是使入射光和偵測器構成一個固定的平面，而使晶體做任何立體角(Solidangle)的轉動或移動。而後者的機械設計較為容易，因為轉動小晶體會比轉動整個偵測器系統(tǒng)來得方便且穩(wěn)定許多，故大部分實驗室的單晶繞射儀的設備均是採用後者的設計，如利用三個互相垂直並交錯在同一點(晶體位置)的轉動軸，每個軸有轉三百六十度的自由度，這部分稱為測向儀，以ω、χ、ψ環(huán)來表示。除此之外當然尚需偵測器轉動2θ環(huán)，其數(shù)據(jù)除了粉末繞射中2θhkl、Ihkl，還多了nhkl代表繞射峰hkl面
7、之法線向量，通常用ωhkl、χhkl、ψhkl三個角度來-1表示，經(jīng)過運算，得到樣品的結構圖，解析度0.4-0.5?左右，可以分辨清楚原子的結構圖?，F(xiàn)在讓我們介紹單晶的定義，單晶是所有晶體內的所有分子都遵循整齊規(guī)律的排列，故其呈現(xiàn)的最小圖1Bragg條件下的繞射關係[1]重覆單位稱為unitcell，而表示unitcell的六個cell體樣品為中心，從入射線方向為起點做圓周運動，當parameter是三個不同面的向量其長度為a、b、c和夾偵測器轉到和入射光夾2θ角時，應有個強繞射點而角α、β、γ，由其基本對稱性的不
