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从不同的方向检测 NaCl 单晶的结构

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从不同的方向检测 NaCl 单晶的结构

从不同的方向检测NaCl单晶的结构相关内容RelatedtopicsX射线特征辐射、能级、晶体结构、倒格子、密勒指数、不喇格散射、原子波形因子、结构因素原理和任务Principleandtask从不同的角度,将多色X射线对着NaCl单晶。通过分析反射的辐射的波长与强度的关系,可以决定每个单晶晶面之间的间隔。实验设备EquipmentX射线基本组件,35kV09058.91X射线的角度计,35kV09058.101铜X射线管的插入组件09058.501计数管,B型0905.01通用晶体夹09058.021氯化钠单晶,3个支架09058.011连接线缆,100cm,红色07363.012连接线缆,100cm,兰色07363.042或者X射线组件软件,35kV1407.611数据线,2SUBD插头/插座,9针14602.001计算机课题Problems1.分别从(100)(110)(111)角度方向,用NaCl单晶记录X射线管发射的多色辐射光谱强度。2.从光谱确定不喇格角的特征辐射,计算每个方向上的晶面之间的距离。3.找到反射面和密勒指数。实验设备组装和实验过程Setupandprocedure按例图1连接实验设备,在X射线仪的输出管固定一个孔直径2mm光圈管。把X射线仪的开关关掉,在实验设备基板面的相应的套接口上连接好角度计和计数管,在中间放置角度计,在右档板放置计数管。记录光谱还需要以下的设置自动和手动模式门时2s,角步进宽度0.1°。扫描范围3°55°。阳极电压UA35kV,阳极电流IA1mA。理论和计算Theoryandevaluation氯化钠单晶是面心立方体结构(fcc)(见例图2)。基本单元是一个钠离子在0,0,0位置和一个氯离子在1/2,1/2,1/2位置。对晶格常数为a的立方晶体,下面各晶面(h,k,l)的距离d(h,k,l)公式是有效的d=()(1)用一束波长为λ的X射线以角度ϑ照射在平行晶面(例图3),根据不喇格方程,当条件(2)式满足时,产生相长反射。2dsinϑ=nλ(n=1,2,3..)(2)反射的相关强度由散射能力和晶格基本单元中各原子的位置决定,最终用结构因子F(h,k,l)描述F(h,k,l)=()(3)其中fn是原子模型因子,un,vn和wn是基本单元中n个的相应坐标。反射散射的总强度I=()(4)由于立方结构的原子位置为0,0,00,1/2,1/21/2,1/2,0,从(3)式可以得到,当h,k,l三者包含奇数和偶数时,F=0,当指数要么是奇数或者要么是偶数时,F=4f。NaCl晶格常数a=564nm。为此可以找到下面这些晶面间的距离d(200)=282.0pmd(220)=199.4pmd(111)=325.6pm例图4a-4c显示了NaCl晶体在(100),(110)和(111)方向的光谱。表1中列出的不喇格角是从光谱中计算的,晶面是用(2)式计算的。晶面(100)间距离和用(2)计算的值之间的一致,证实了离子晶体可以精确的被晶面(100)平行分割。由于晶体在结晶方向上有1/10°的误差,使得晶体在(110)和(111)方向上不能十分的协调。当假设设定时,进一步还可以看到反射的值和测量值可能相一致的,只有那些要么是奇数或者要么是偶数的晶面才发生相干干涉。注意NaCl晶体在(111)方向的光谱。第1级反射强度比第2级反射明显的低是不正常的。因为在这个方向上,晶面被Cl或Na交替占据(例图2)。由于这两种离子由不同的散射能力(原子模型因子),因此它们的反射强度是不同的。例图1NaCl单晶的结构检测的试验装置例图2NaCl晶体结构,截面(111)和(222)。Na●,Cl○例图3晶面上的不喇格散射例图4铜X射线的强度和观测角的关系不同方向的NaCl晶体做分析仪。4a100,4b110,4c111

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