最新X射線衍射束的強(qiáng)度33教學(xué)講義ppt.ppt

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1、X射線衍射束的強(qiáng)度333.3X射線衍射束的強(qiáng)度3.3X射線衍射束的強(qiáng)度衍射強(qiáng)度可用絕對(duì)值或相對(duì)值表示，通常沒有必要使用絕對(duì)強(qiáng)度值。相對(duì)強(qiáng)度是指同一衍射圖中各衍射線強(qiáng)度的比值。根據(jù)測量精度的要求，可采用的方法有：目測法、測微光度計(jì)以及峰值強(qiáng)度法等。但是，積分強(qiáng)度法是表示衍射強(qiáng)度的精確方法，它表示衍射降下的累積強(qiáng)度(積分面積)。3.3X射線衍射束的強(qiáng)度3.3.1晶體衍射強(qiáng)度1.簡單結(jié)構(gòu)晶體衍射強(qiáng)度首先我們討論一個(gè)晶胞只含一個(gè)原子的簡單結(jié)構(gòu)晶體對(duì)X射線的衍射。假設(shè)該簡單晶體對(duì)X射線的折射率為1，即X射線以和空氣中一樣的光速在晶體內(nèi)傳播。散射波不再被晶體內(nèi)的其他原子所散射；

2、入射線束和被散射線束在通過晶體時(shí)無吸收發(fā)生；晶體內(nèi)原子無熱振動(dòng)。3.3X射線衍射束的強(qiáng)度該公式中所表示的衍射強(qiáng)度是在嚴(yán)格方向上的衍射束強(qiáng)度，并且，公式對(duì)晶體及衍射過程進(jìn)行了一些假設(shè)，所以在直接應(yīng)用中存在一定的困難。簡單結(jié)構(gòu)晶體X射線衍射強(qiáng)度公式不能作為實(shí)際工作中可供使用的公式。但在實(shí)驗(yàn)過程中，由X射線探測器記錄的并不是嚴(yán)格一定方向的衍射線束強(qiáng)度，而是布喇格角附近各方向衍射線束強(qiáng)度累加的輻射總量，3.3X射線衍射束的強(qiáng)度2.X射線衍射累計(jì)強(qiáng)度3.3X射線衍射束的強(qiáng)度當(dāng)一束單色X射線投射到晶體上時(shí)，不僅在準(zhǔn)確的布喇格角θ0上發(fā)生反射，而且在此角度附近的某一角度范圍Δθ內(nèi)

3、也發(fā)生反射，因此，在計(jì)算某一反射強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)將晶體在θ0附近的全部反射強(qiáng)度累加起來，與實(shí)驗(yàn)所測反射輻射強(qiáng)度一致。2.X射線衍射累計(jì)強(qiáng)度全部反射強(qiáng)度式中為在布喇格角θ0附近反射強(qiáng)度不為零的角度范圍內(nèi)進(jìn)行，Is稱為反射累積強(qiáng)度，它并不是通過單位面積的輻射能量，而是該衍射線束單位時(shí)間內(nèi)投射到探測器上的總能量。3.3X射線衍射束的強(qiáng)度3.3.2X射線粉末衍射累計(jì)強(qiáng)度在X射線衍射儀測量粉末狀晶體試樣的實(shí)驗(yàn)中試樣被制成平板狀，厚度足夠時(shí)，可得到衍射強(qiáng)度公式為：3.3X射線衍射束的強(qiáng)度I0為X線束強(qiáng)度，?為其波長，m，e為電子質(zhì)量和電荷，C為光速，R為衍射儀測角臺(tái)半徑，L為所測衍射

4、線的長度，Nc為單位體積晶胞數(shù)；V為被照射體積；F(hlk)為結(jié)構(gòu)因子，n為反射面的多重性因子，A(θ)為吸收因子，在平板試樣時(shí)，A(θ)=,?為線吸收系數(shù)，S為照射面積，e-2M為溫度因子。3.3X射線衍射束的強(qiáng)度衍射線相對(duì)強(qiáng)度表達(dá)式中各項(xiàng)因數(shù)的物理意義:(1)結(jié)構(gòu)因子F(hkl)和衍射消光規(guī)律為表達(dá)晶胞的散射能力，定義結(jié)構(gòu)因子F(s)為：結(jié)構(gòu)因子只與原子的種類和在原子晶胞中的位置有關(guān)，而不受晶胞的形狀和大小的影響。3.3X射線衍射束的強(qiáng)度物理意義就是一個(gè)晶胞向由衍射矢量S規(guī)定的方向散射的振幅等于F(S)個(gè)電子處在晶胞原點(diǎn)這同一方向散射的總振幅。衍射過程中，

5、根據(jù)布喇格方程及倒易點(diǎn)陣與衍射的關(guān)系，可得發(fā)生hkl反射時(shí)結(jié)構(gòu)因子為：3.3X射線衍射束的強(qiáng)度F(hkl)=有（3-37）和（3-40）可得到：＝3.3X射線衍射束的強(qiáng)度式中

6、Fs

7、為晶體點(diǎn)陣中各結(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)振幅，

8、Fc

9、為晶胞的結(jié)構(gòu)振幅。由上式可知，

10、Fs

11、2=0或

12、Fc

13、2=0均可使

14、F(hkl)

15、2=0，從而使上式晶體衍射線強(qiáng)度Ic為零，這種滿足布喇格方程條件但衍射線強(qiáng)度為零的現(xiàn)象稱之為消光。晶體所屬的點(diǎn)陣類型不同，使

16、Fc

17、2=0的h、k、l指數(shù)規(guī)律不同。點(diǎn)陣相同，結(jié)構(gòu)不同的晶體，

18、Fc

19、2=0的指數(shù)規(guī)律相同，但

20、Fs

21、2=0的指數(shù)規(guī)律不同，所以，稱

22、Fc

23、2

24、=0的條件為點(diǎn)陣消光條件

25、F(hkl)

26、2=0的條件為結(jié)構(gòu)消光條件3.3X射線衍射束的強(qiáng)度（2）角因數(shù)，而θ角為衍射線的布喇格角，而又單獨(dú)稱為洛倫茲因數(shù)。定性地說，衍射峰的峰高隨角度增加而降低；衍射峰的寬度隨衍射角增加而變寬。3.3X射線衍射束的強(qiáng)度（3）吸收因子A(θ)=,?為線吸收系數(shù)。試樣對(duì)x射線的吸收作用將造成衍射強(qiáng)度的衰減，因此要進(jìn)行吸收校正。3.3X射線衍射束的強(qiáng)度（4）e-2M為溫度因子由于溫度的作用，晶體中原子并非處于理想的晶體點(diǎn)陣位置靜止不動(dòng)，而是在晶體點(diǎn)陣附近作熱振動(dòng)。溫度越高，原子偏離平衡位置的振幅也愈大。這樣，原子熱振動(dòng)導(dǎo)致原子散射波附加位

27、相差，使得在某一衍射方向上衍射強(qiáng)度減弱。因此，在衍射強(qiáng)度公式中又引人了一項(xiàng)小于1的因子，即溫度因子。溫度因子和吸收因子的值隨角變化的趨勢是相反的。對(duì)θ角相差較小的衍射線，這兩個(gè)因子的作用大致可以相互抵消。因此，進(jìn)行相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算時(shí)可將它們略去不計(jì)，從而簡化計(jì)算。3.3X射線衍射束的強(qiáng)度（5）多重性因子n它表示多晶體中，同一(hkl)晶面族中等同晶面數(shù)目。此值愈大，這種晶面獲得衍射的幾率就愈大，對(duì)應(yīng)的衍射線就愈強(qiáng)。多重性因子的數(shù)值隨晶系及晶面指數(shù)而變化。在計(jì)算衍射強(qiáng)度時(shí)，n的數(shù)值只要查表即可。3.3X射線衍射束的強(qiáng)度漫談陽明病下法的臨床應(yīng)用主講人牛寶生2021/9