X射线衍射原理-课件

第二章

X射线衍射方向1ppt课件2.1晶体几何学简介晶体与非晶体石英晶体和玻璃的内部质点排列2ppt课件空间点阵：从晶体中抽象出来的、描述结构基元空间分布周期性的几何点（即阵点），这些点的总体为空间点阵。晶胞：整个空间点阵可以由一个最简单的六面体在三维空间上重复排列而得，这最简单的六面体为单位点阵或晶胞。3ppt课件晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示，简称晶胞参数。

3条棱的长度a、b、c，

3条棱间的夹角、、4ppt课件14种布拉菲点阵5ppt课件晶向指数、晶面指数晶体学中经常用[uvw]表示一组平行直线的方向，为晶向指数。用（hkl

）来表示一组平行晶面，为晶面指数。常见的晶向指数●O●●[001][010]●[100][111]6ppt课件(100)(001)(010)(111)(110)常见的晶面指数7ppt课件X1X2X3Z(1210)__AOBC(1011)_六方晶系的指数8ppt课件晶带晶带：在晶体结构和空间点阵中平行于某一轴向的所有晶面属于同一晶带。同一晶带中所有晶面的交线互相平行，其中通过坐标原点的那条直线称为晶带轴。晶带轴的晶向指数即为该晶带的指数。9ppt课件晶带定律：凡是属于[uvw]晶带的晶面，它的晶面指数（hkl）必须符合hu＋kv＋lw＝0。O[001]10ppt课件{120}{010}{110}{320}{100}晶面间距（dhkl）：相邻的两个平行晶面{hkl}之间的垂直距离。11ppt课件正交晶系的晶面间距公式：四方晶系：（a=b）立方晶系：（a=b=c）六方晶系：（a=b≠c）12ppt课件2.2布拉格方程衍射：波离开直线传播的位置绕到障碍物后的现象。条件：障碍物的尺寸比波长小或与波长相近。干涉：满足一定条件的两列光波相遇叠加，在某些区域振动会加强，在某些区域振动会减弱，为干涉现象。条件：两列波的振动方向相同，频率相同，有一定的光程差。13ppt课件衍射：X射线照射晶体，电子受迫振动产生相干散射形成原子散射波。由于晶体内各原子呈周期排列，因而各原子散射波间也存在固定的位相关系而产生干涉作用，在某些方向上发生干涉，即形成衍射波，电子散射线干涉的总结果称为衍射。衍射的本质是晶体中各原子相干散射波叠加的结果。X射线衍射的概念14ppt课件经原子发生衍射的X光，波长相等，位相差恒定，相互可发生干涉作用。晶格间距d为nm级，X射线的波长同样为nm级，因此X射线可在晶体晶格中发生衍射。相长干涉相消干涉15ppt课件X射线呈周期排列的原子原子成为新的散射波源衍射照射大部分方向相消干涉几个方向相长干涉衍射束位相相同，干涉X射线衍射线的产生：衍射＋相长干涉16ppt课件1912年，英国物理学家布拉格父子提出X射线在晶体上衍射的一种简明的理论解释——布拉格定律，又称布拉格条件。布拉格方程17ppt课件干涉加强的条件：晶体中任意相邻两个原子面的原子散射波在原子面反射方向的相位差为2π的整数倍，或者光程差等于波长的整数倍。18ppt课件2dsinθ=nλ该式即为著名的布拉格方程，式中θ称为布拉格角或掠射角，又称半衍射角，实验中所测得的2θ角则称为衍射角；n为整数，称为反射级数。布拉格方程+光学反射定律布拉格定律（X射线反射定律）19ppt课件讨论选择反射Bragg方程反映了X射线在反射方向上产生衍射的条件，借用了光学中的反射概念来描述衍射现象。与可见光的反射比较，X射线衍射有着根本的区别：

1、单色射线只能在满足Bragg方程的特殊入射角下有衍射。

2、衍射线来自晶体表面以下整个受照区域中所有原子的散射贡献。

3、衍射线强度通常比入射强度低。

4、衍射强度与晶体结构有关，有系统消光现象。布拉格方程是X射线在晶体产生衍射的必要条件而非充分条件。有些情况下晶体虽然满足布拉格方程，但不一定出现衍射线，即所谓系统消光。20ppt课件干涉面和干涉指数将布拉格方程中的n隐含在d中得到简化的布拉格方程：则布拉格方程永远是一级反射的形式。

21ppt课件面间距为Dhkl的晶面（HKL）不一定是晶体中的原子面而是为简化布拉格方程所引入的反射面，这样的反射面称为干涉面，其面指数称为干涉指数。干涉指数与晶面指数之间的关系为：

H=nh，K=nk，L=nl22ppt课件产生衍射的极限条件根据布拉格方程

当λ一定时，d相同的晶面，必然在θ相同的情况下才能获得反射。当λ一定时，d减小，θ就要增大。这说明间距小的晶面，其θ必须是较大的，否则其反射线无法加强。在考察多晶体衍射时，这点非常重要。23ppt课件在任何可观测的衍射角下，产生衍射的条件为：λ≤2d。但波长过短导致衍射角过小，使衍射现象难以观测。常用于X射线衍射的波长范围为0.25~0.5nm。波长一定时，只有d≥λ/2的晶面才能发生衍射（晶体的衍射线是有限的）——衍射极限条件。24ppt课件应用已知波长λ的X射线，测定θ角，计算晶体的晶面间距d，结构分析——研究晶体结构、材料性质。已知晶体的晶面间距d，测定θ角，计算X射线的波长，X射线光谱分析——研究原子结构。25ppt课件满足布拉格方程是产生衍射的必要条件，其实验方法是连续地改变或

，据此可派生出三种主要的衍射方法：1.劳埃法；

2.周转晶体法；

3.粉末法。2.3X射线衍射方法26ppt课件采用连续X射线照射不动的单晶体。多用于单晶体取向及对称性的研究。劳埃法27ppt课件图2a为红宝石的劳厄照片b为单晶硅的劳厄照片28ppt课件采用单色X射线照射转动的单晶体。用于测定试样的晶格常数，确定晶体结构。周转晶体法29ppt课件采用单色X射线照射粉末多晶体。粉末法是衍射分析中最常用的方