結(jié)晶度 有用課件.ppt

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1、第七章X－射線法主要內(nèi)容：1.大角X射線衍射法（WAXD)（1）原理（2）應(yīng)用2.小角X射線散射法（SAXS)（1）原理（2）應(yīng)用1.大角X射線衍射法（WAXD)1.1X射線的產(chǎn)生－－原子結(jié)構(gòu)殼層理論高速電子流與原子相碰撞時(shí)，如果電子的能量足夠大，可將原子中K層電子撞出電子殼層，在K殼層中形成空位，原子系統(tǒng)能量升高，使體系處于不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)。這些電子會(huì)將多余的能量以X射線光量子的形式釋放。X射線管示意圖1.2X射線的性質(zhì)X射線是一種電磁波，具有波粒二象性；X射線的波長(zhǎng)：10－2~102?X射線具有一定能量、動(dòng)量的X光流子1.

2、2X射線的性質(zhì)X射線具有很高的穿透能力，可以穿過(guò)黑紙及許多對(duì)于可見(jiàn)光不透明的物質(zhì)；X射線肉眼不能觀察到，但可以使照相底片感光。在通過(guò)一些物質(zhì)時(shí)，使物質(zhì)原子中的外層電子發(fā)生躍遷發(fā)出可見(jiàn)光；X射線能夠殺死生物細(xì)胞和組織，人體組織在受到X射線的輻射時(shí)，生理上會(huì)產(chǎn)生一定的反應(yīng)。1.3X射線在晶體中衍射的基本原理電子束照在陽(yáng)極靶上產(chǎn)生X射線，X射線照在待分析的晶體上時(shí)，如果滿足Bragg公式nλ=2dsinθ這一條件，X射線就會(huì)在晶體上發(fā)生衍射，檢測(cè)器可以檢測(cè)到具有一定強(qiáng)度的X射線。那些不滿足Bragg公式的射線，就會(huì)透過(guò)或吸收而不被

3、檢測(cè)到。Braag方程光程差?=AB+BC=dsin?+dsin?=2dsin?滿足衍射的條件為：2dsin?=n?d為面間距，?為Bragg角。這即為Bragg方程。Bragg方程反映了X射線在反射方向上產(chǎn)生衍射的條件，借用了光學(xué)中的反射概念來(lái)描述衍射現(xiàn)象。與可見(jiàn)光的反射比較，X射線衍射有著根本的區(qū)別：1、單色射線只能在滿足Bragg方程的特殊入射角下有衍射。2、衍射線來(lái)自晶體表面以下整個(gè)受照區(qū)域中所有原子的散射貢獻(xiàn)。3、衍射線強(qiáng)度通常比入射強(qiáng)度低。4、衍射強(qiáng)度與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，有系統(tǒng)消光現(xiàn)象1.4實(shí)驗(yàn)方法多晶X射線衍射法多

4、晶X射線衍射是指以多晶材料或多晶聚集體為試樣的衍射試驗(yàn)。晶粒的某族晶面與入射X射線的夾角滿足Bragg方程時(shí)，會(huì)產(chǎn)生x衍射。實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的衍射是大量的小晶粒發(fā)生衍射的總的結(jié)果。高聚物呈晶態(tài)、半晶態(tài)、非晶態(tài)，可用x射線衍射來(lái)分析。按記錄方式的不同可分為：多晶照相法和多晶衍射法。1.4.1多晶照相法多晶照相法是將一束近平行的單色X射線投射到多晶樣品上，用照相底片記錄衍射線束強(qiáng)度和方向的一種實(shí)驗(yàn)法。1.4.1.2樣品要求a.細(xì)度：10-3cm～10-5cm（過(guò)250目～300目篩）b.制成直徑為0.3mm～0.6mm，長(zhǎng)度為1cm的細(xì)

5、圓柱狀。多晶照相法測(cè)試樣品的粒徑通常在10-3cm~10-5cm之間，每個(gè)顆粒又可能包含了好幾個(gè)晶粒，因此，試樣中包含了無(wú)數(shù)個(gè)取向不同但結(jié)構(gòu)向同的小晶粒。當(dāng)一束單色X射線照射到樣品上時(shí)，對(duì)每一族晶面，總有某些小晶粒的晶面族能夠恰好滿足Bragg條件而產(chǎn)生衍射。由于試樣中小晶粒數(shù)巨大，所以滿足Bragg條件的晶面族也較多，與入射線的方位角都是θ，因而可看作是由一個(gè)晶面以入射線為軸旋轉(zhuǎn)而得到，如下圖所示。多晶照相法平板照相法Derby照相法1.4.1.3多晶照相法的應(yīng)用德拜照相法底片實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量主要是測(cè)定底片上衍射線條的相對(duì)位

6、置和相對(duì)強(qiáng)度，然后根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)再計(jì)算出θ和晶面間距d。定性判斷結(jié)晶情況a.有無(wú)結(jié)晶b.晶粒是否取向；c.取向度多晶照相法的應(yīng)用1.4.2多晶X衍射儀法1.4.2.1衍射儀介紹X射線衍射儀是采用衍射光子探測(cè)器和測(cè)角儀來(lái)記錄衍射線位置及強(qiáng)度的分析儀器2θ樣品衍射X射線Ｘ射線發(fā)生源計(jì)數(shù)管入射Ｘ線1.4.2.2多晶衍射儀的光路示意圖多晶衍射儀主要由X射線發(fā)生系統(tǒng)、測(cè)角及探測(cè)控制系統(tǒng)、記數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)三大部分組成。1.4.2.3樣品的制備對(duì)于粉末樣品，通常要求其顆粒平均粒徑控制在5μm左右，亦即通過(guò)320目的篩子，而且在加工過(guò)程中，應(yīng)防

7、止由于外加物理或化學(xué)因素而影響試樣其原有的性質(zhì)。制樣過(guò)程中，應(yīng)注意：1）樣品顆粒的細(xì)度應(yīng)該嚴(yán)格控制，過(guò)粗將導(dǎo)致樣品顆粒中能夠產(chǎn)生衍射的晶面減少，從而使衍射強(qiáng)度減弱，影響檢測(cè)的靈敏度；樣品顆粒過(guò)細(xì)，將會(huì)破壞晶體結(jié)構(gòu)，同樣會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2）在制樣過(guò)程中，由于粉末樣品需要制成平板狀，因此需要避免顆粒發(fā)生定向排列，存在取向，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1.4.2.4多晶衍射儀得到的信息峰的位置------2θ角峰的形狀峰的相對(duì)強(qiáng)度通過(guò)以上信息可以判斷物質(zhì)種類、進(jìn)行物相分析、結(jié)晶的結(jié)構(gòu)分析。1.4.3多晶衍射儀的應(yīng)用（1）定性分析；（2）

8、結(jié)晶度測(cè)定；（3）取向度測(cè)定；（4）晶粒尺寸測(cè)定。（1）定性分析峰的位置------2θ角峰的形狀峰的相對(duì)強(qiáng)度例1：SiO2的多晶衍射測(cè)試圖譜1985年，加拿大文物保護(hù)協(xié)會(huì)（CCI）曾利用XRD對(duì)一件被作為凡高作品出售的油畫顏料進(jìn)行分析鑒定。分析的結(jié)果令人出乎人們預(yù)料，在這件所謂的凡高的作