材料分析方法 第3版( 周玉) 出版社配套 第3章 机械工业出版社课件

第一章是材料的X射线衍射分析，第一章是X射线物理基础，第二章是X射线衍射方向，第三章是X射线衍射强度，第四章是多晶分析方法，第五章是相分析和晶格参数的精确测定，第六章是宏观残余应力的测定，第七章是多晶织构的测定，第一章是学习交替PPT，第三章是X射线衍射强度， 本章的主要内容是第一节多晶衍射花样相的形成，第二节单位单元对X射线的散射，第三节结构因素，第四节洛伦兹因素，第五节影响衍射强度的其他因素，第五节多晶衍射的积分强度公式，第二节学习交换PPT，以德拜-舍勒法为例，该方法用单色X射线照射多晶样品，并用条带底片记录。 微晶中满足布拉格方程的D晶面在空间上排列成以入射光线为轴、2为顶角的锥面；衍射线形成顶角为4的圆锥形表面，如图3-1所示，在第一部分中形成多晶衍射图案相，图3-1d中晶面和衍射线的分布，以及3，学习交替PPT,“衍射锥”代表晶体中的一组特定晶面。其他晶面衍射并形成自己的衍射锥，但锥角不同。第一段多晶衍射图样的相位形成，4、学会交换PPT，微晶晶面与不同晶面间距d，衍射锥4的顶角也不同，4180是反射锥，4180是背反射锥，记录的衍射图样如图3-2所示衍射方向决定了衍射线的位置，而衍射强度决定了衍射线的明暗程度， 第一段多晶衍射图的相位形成，多晶衍射线的分布，5，学会交换PPT，第一段多晶衍射图的相位形成，6，学会交换PPT，简单晶格只由一个原子组成，每个晶格只有一个原子，它位于晶格的顶角，所以简单晶格的散射强度相当于一个原子的散射强度， 复杂晶格单元包含n个相同或不同种类的原子，它们除了占据单元的顶角外，还可能位于体中心、面中心或底中心位置。 因此，复杂晶格单元的散射波振幅是该单元中所有原子散射波的合成振幅。由于衍射线的相互干涉，某些方向的强度会增强，某些方向的强度会减弱甚至消失。这种现象通常被称为系统灭绝。第二部分中的单元单元对X射线的散射和结构因子是7。学习交流光子晶体，第二部分中的单位单元对x光的散射和结构因子。首先，结构因子公式的推导如图3-3所示。以晶胞的顶点o为坐标原点，晶胞中j原子a的位置矢量为rj=xja yjb zjc，其中a、b、c为晶格的基本矢量；Xj，yj，zj是原子的坐标。A原子和O原子的散射波的光程差J=RJKRJK=RJ (KK)对应于相位差J=2 (HXJ KYJLZJ)，图3-3一个单元中两个原子的相干散射，8，学习交流PPT，波的复数形式：Aeix三角形形式：Acosx iAsinx，知识点1，1，结构因子公式的推导，第二部分，单位单元对X射线的散射和结构因子。 单个单元中所有原子的散射波振幅的合成是单个单元的散射波振幅Ab、9和9，并且交流PPT被学习。 首先，结构因子公式的推导引入了一个反映单细胞散射能力的参数结构振幅FHKL，即(3-1)复数被展开成三角函数形式，(3-2)x射线的衍射强度IHKL与结构振幅的平方FHKL2成正比，即(3-3-3)FHKL2被称为结构因子，它被用来表征原子的类型、数量和位置对结构的影响在第二部分中，单元细胞散射和X射线的结构因子，10，学习交流PPT，11，学习交流PPT，单元细胞散射和X射线的结构因子，在第二部分中，计算两个或多个晶格结构因子1。简单晶格中只有一个原子(由相似的原子组成)，其坐标为(0，0，0)，原子散射因子为F，那么简单晶格的结构因子为FHKl 2=fcos 2(0)2fsin 2(0)2=F2与HKL无关，即HKL是任意整数，能产生衍射，如(100)、(110)、(111)、(200)和(210)阶，那么干涉面指数的平方和之比几种晶格结构因子的计算。在体心型晶格(由相同种类的原子组成)的单胞中有两个原子，坐标分别为(0，0，0)和(1/2，1/2，1/2)。原子散射因子都是ffhk L2=fcos 2(0)fcos 2(H KL)/22fsin 2(0)fsin 2(H KL)/22=F21 cos(H KL)21)当H K L=奇数，fhkl2=0且衍射强度为零时。例如，(100)，(111)，(210)，(300)，(311) 2)当H K L=偶数，FHKL2=4f2时，晶面可以产生衍射，例如(110)，(200)，(211)，(220)，(310)，这些干涉表面指数的平方和之比(H K L)，第二部分中的单位单元对x射线的散射和结构因子13，学会交换PPT，(2)计算几个晶格结构因子3。表面中心晶格(由相似的原子组成)的单个单元中有4个原子。坐标是(0，0，0)，(0，1/2，1/2)，(1/2，0，1/2)，(1/2，1/2，0)。原子散射因子都是ffhkl 2=F21 cos(k l)cos(h k)cos(h l)21当h，k，当l是奇偶混合时，fHKL2=0并且衍射强度为零，例如，(100)，(110)，(210)，(211)，(300) 2)当h，k，l都是奇数或偶数时，可以产生FHKL2=16f2衍射，例如，(111)，(200)，(220)，(311)，(222)，平方之比学习交流编程技术。两个或几个晶格的结构因子的计算只与单个晶格中原子的类型、数目和位置有关，不受单个晶格的形状和大小的影响。三种晶格晶体的衍射线分布如图5-20所示。在图中，N=H2 K2 L2，衍射干涉面的平方的指数和的比率如下：简单晶格12345体中心晶格246810表面中心晶格348112，图3-4三个晶格的衍射线的分布，第二部分中单位单元的x射线散射和结构因子，N，15，学习交流PPT，2。几种格的结构因子的计算。由异质原子组成的物质是由异质原子组成的物质。例如，化合物AB属于简单晶格，A和B原子分别占据一个晶胞的顶角和中心，两个原子分别形成一个简单晶格。它的结构因子FHKL2是当H K L=奇数时，FHKL2=(FAFB) 2当H K L=偶数时。FHKL 2=(Fafb)2对于复合立方，由于铜和铍之间原子序数的巨大差异，除了一些具有较低衍射线强度和与立方相同结构的CuZn之外，衍射线分布基本上与简单晶格相同。然而，由于铜和锌的相邻原子序数，f Cu和fZn非常接近，使得衍射线分布与体中心晶格的相同，并且第二部分中的单位晶胞的X射线的散射和结构因子为16。学习如何交流PPT，计算两个或更多格的结构因子5。在一些固溶体的有序转变之后，不同的原子将占据单个单元中的特定位置，这将导致衍射线分布的变化。AuCu3的无序有序变换就是一个典型的例子。AuCu3在395以上为无序固溶体。在每个原子位置发现金和铜的概率分别为0.25和0.75，该原子的平均原子散射因子F平均为0.25 FAU和0.75 FCU。在无序状态下，AuCu3遵循平面中心晶格的消光规律。第二节单位细胞和结构因子17对x光的散射。学习交流编程技术。两个或几个格的结构因子的计算。当有序固溶体低于395时，AuCu3为有序态，金原子占据晶胞顶角，铜原子占据平面中心。金原子坐标(000)，铜原子坐标，(0，1/2，1/2)，(1/2，0，1/2)，(1/2，1/2，0)，结果：当H，K，L为各向异性数时，f根据超晶格线的外观和强度，可以判断有序的外观和有序的程度。第2节：单位晶胞和结构因子对X射线的散射，第18节：学习交流PPT，解释衍射几何对衍射强度的影响，第3节：洛伦兹因子，实际晶体不一定是完整的X射线波长不是绝对单一的；入射光束不是绝对平行的，而是有一定的发散角。19、学会交换PPT。1.衍射积分强度如图3-5所示。衍射积分强度是扣除后底部后由分布曲线(衍射峰)包围的面积。这叫做衍射积分强度。衍射积分强度大约等于ImB，Im是峰值强度，B是Im/2处的衍射峰值宽度(称为半高宽)Im与1/SiN成正比，而B与1/COS成正比。因此，衍射积分强度与1/(sincos)(即1/sin2)成比例。在第三节，洛伦兹因子，图3-5衍射积分强度，20，学习交替PPT。其次，参与衍射的晶粒分数如图3-6所示。具有随机分布取向的辐照多晶样品的(HKL)倒易点均匀分布在倒易球上。倒易球面区(阴影)的倒易点只能参与对应于晶面的衍射，即区面积与倒易球面面积之比是参与衍射的晶粒分数，其与cos成比例，其中r*是倒易球面半径，r *是环带宽，图3-6是参与衍射的晶粒分数，第3节洛伦兹因子，21，学习交流PPT，以及3-7是德拜方法的衍射几何。在衍射角为2的衍射环上，如果从一点到样品的距离为r，则衍射环的半径为Rsin2，周长为2r sin2的每单位弧长的衍射强度与从上述sin2的三种衍射几何形状获得的洛伦兹因子成反比。图3-7德拜衍射几何，第3节洛伦兹因子，第22节学习交流PPT，第4节角度因子结合洛伦兹因子和偏振因子。可以获得与掠射角相关的函数，即角度因子，或者洛伦兹偏振因子角度因子变化，如图3-8所示。常用的角度因子表达式只适用于德拜方法，因为洛伦兹因子与特定的衍射几何有关，实际应用中只涉及相对强度，通常称为洛伦兹因子。称为角度因子，图3-8显示了角度因子和，在第三部分，洛伦兹因子，23，学会交换PPT之间的关系。1.多因子晶体中相同晶面组hkl的每个晶面(等效晶面)的原子排列是相同的，晶面间距也是相同的，因此其衍射角是相同的，因此在多晶衍射图案中，其衍射将重叠在相同的衍射环(衍射峰)上，并且某一晶面的等效晶面的数量将增加。参与衍射的概率增加，相应的衍射强度也会增加等效晶面数对衍射强度的影响。多重因子P与晶体的对称性和晶面指数有关，例如立方100面群P=6和110面群P=12。四方体系的100面群P=4和001面群P=2。关于晶体系统和晶面的多重因素，见附录e，第4节影响衍射强度的其他因素，24。学习PPT。2.吸收系数由于x射线被样品本身吸收，衍射强度的测量值与计算值不一致，因此需要用吸收系数a()对强度进行校正。吸收系数()与样品的形状、尺寸、成分和衍射角有关。1.对于图3-9所示的圆柱样品，当样品的半径R和线性吸收系数L较大时，只有表面的薄层物质参与衍射。穿过样品的衍射线也被吸收，其中在透射方向上的吸收更严重，但是在反射方向上的影响更小。图3-9圆柱样品的吸收，第四节影响衍射强度的其他因素，25，学习交流PPT，2，吸收系数1。圆柱形sam越大当衍射强度不受吸收影响时，取A ()=12。平样品X射线衍射仪采用平样品，其吸收因子与近似值无关，但与L成反比，即A ()=1/2L，其他影响衍射强度的因素见第4节图3-10A()以及与LR的关系，26，学习交流PPT，3，温度因子原子热振动使晶格中原子排列的周期性变差。最初严格满足布拉格条件的相干散射会产生额外的相位差，从而削弱衍射强度。在衍射强度公式中引入了温度因子e-2M，它是温度TK下的衍射强度与0K下的衍射强度之比，即IT/I=e-2M。在从固体物理学导出的公式(3-4)中，H是普朗克常数；马是原子量；k是玻尔兹曼常数；它是由热力学温度表示的晶体特征温度的平均值。X=/t，t是样品的热力学温度；(x)是德拜函数，第四节影响衍射强度的其他因素，27、学习交流PPT，3、温度因素样品温度t越高，x越小，原子热振动越强烈，衍射强度越低。当样品温度t不变时，掠射角越大，e-2M越小，衍射强度越低。对于圆柱形样品，当变化时，温度因子和吸收因子有相反的变化趋势，两者的影响可以大致抵消。对于强度要求不是很精确的分析，可以同时忽略e-2M和a()原子的热振动。在削弱衍射强度的同时，也会增加衍射后底的强度，随着角度的增加，这种情况会变得更加严重。第四部分将影响衍射强度的其他因