第四章 衍射强度及衍射仪.ppt

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1、第四章衍射强度及衍射仪§4-1多晶体衍射强度的概念§4-2结构因子§4-3影响衍射强度的其它因数§4-4X射线衍射仪§4-1多晶体衍射强度的概念X射线衍射线强度可以用其绝对值和相对值表示1．绝对强度：即衍射X射线的能量绝对强度的测量无实用意义，一般不测。2．相对强度：指同一衍射图样上各衍射线强度之比。衍射线相对强度的测量⑴目测法比较确定⑵仪器测量⑶计算确定当精度要求不高时，可用最大强度Imax来表示相对强度。衍射线强度测量示意图ImImIIII（200）α（220）γ实验中，衍射线的强度通过底片上衍射线(点)的黑度或衍

2、射图中衍射峰的面积或高度来度量。多晶体衍射环单位弧长上的累计强度I式中：I0：入射X射线强度λ：入射X射线波长R：相机半径e、m：电子电荷、质量c：光速V：试样被照射的体积v：单胞的体积FHKL：结构因子Phkl：多重性因子φ(θ)：角因子e-2M：温度因子R(θ)：吸收因子图4.纯Cu的粉末相§4-2结构因子FHKL电子对X射线的散射作用包括相干散射（汤姆逊散射）和非相干散射相（康普顿散射）。由于电子是散射X射线的最小单元一、一个电子对X射线的散射（极化因子）2θRPZYX入射X射线I0电子O一束强度为I0的X射线沿

3、OX方向传播，在O点碰到电子发生散射，那么距O点距离为R、OX与OP夹2角的P点的散射强度为：汤姆逊公式Ie-一个电子散射的X射线的强度;I0-入射X射线的强度E-电子电荷m-电子质量，c-光速R-电场中任一点P到发生散射电子的距离2θ-散射线方向与入射X射线方向的夹角一束射线经电子散射后，其散射强度在各个方向上是不同的：沿原X射线方向上散射强度（2＝0或2＝π时）比垂直原入射方向的强度（2＝π/2时）大一倍。说明X射线经电子散射后，散射线被偏振化了，偏振化的程度取决于2θ角，所以把称为偏振因子（极化因子）。公

4、式讨论：二、一个原子对X射线的散射（原子散射因子）原子是由电子及原子核组成的，原子核也具有电荷，所以原子核也应该散射X射线。从汤姆逊公式可知，散射强度与引起散射的粒子质量的平方成反比。原子核的质量是电子质量的1840倍（则一个原子的散射强度只有电子的1/18402），所以原子核引起的散射线的强度极弱，可以忽略不计。原子散射仅指原子中所有电子对X射线的散射。假定原子中的电子都集中在一点同时振动，则它们的质量为Zm，总电荷为Ze。其散射线强度为：一个原子的散射即一个原子对X射线的散射强度是一个电子对X射线的散射强度的Z2倍

5、。结论：一个电子对X射线散射后空间某点强度可用Ie表示，那么一个原子对X射线散射后该点的强度：f―原子散射因子三、单胞对X射线的散射及结构因子对于简单晶胞，每个晶胞只含有一个原子，所以简单晶胞的散射强度与一个原子的散射强度相同。对于复杂晶胞，由于原子的位置及种类影响衍射线强度，某些衍射线可能消失，或使其强度减弱。1、系统消光(a)(b)(a)简单点阵（001）面的剖面图(b)体心点阵（001）面的剖面图CCAABBEFDθθθθ11223由于原子在晶体中位置不同或原子种类不同而引起的某些方向上衍射线消失的现象---系

6、统消光。事实再次说明，并不是所有满足布拉格方程的反射面都有衍射线存在，即：产生衍射必须满足布拉格方程，但是在满足布拉格方程的方向上，却不一定都有衍射线存在。根据系统消光的结果以及通过测定衍射线的强度变化就可以推断出原子在晶体中的位置。引入结构因子--即晶体结构对衍射线强度的影响因子。2、结构因子（结构因数）复杂点阵中，各原子占据不同的坐标位置，它们的散射振幅和位相各不相同，单胞中所有原子散射的合成振幅不可能等于各原子散射振幅的简单代数相加，为此，引入参量FHKL2--结构因数来表征单胞相干散射与单电子散射间的对应关系：

7、定量表征原子排布及原子种类对衍射线的强度影响规律的参数---结构因子。应用上式计算结构因数时，必须知道原子的种类，以求fj，晶胞中各类原子的数目及坐标位置。例如：对AuCu3固溶体约395℃以上时，Au、Cu原子完全无序，为FCC；约395℃以下时，Au、Cu原子完全有序，其中Au原子占据角顶位置[[000]]Cu原子占据面心位置[[1/21/20]]、[[1/201/2]]、[[01/21/2]]有序化过程发生原子排列的变化，从而引起衍射线强度的变化。看衍射线的强度有何变化？--计算结构因数1）完全无序时每个晶胞中含

8、有4个平均原子（0.75Cu+0.25Au），（分布无规律，统计概念），原子散射因数为：f平均=（0.75fCu+0.25fAu），其坐标位置为[[000]]、[[1/21/20]]、[[1/201/2]]、[[01/21/2]]。F2=f2平均[1+cos（H+K）π+cos（H+L）π+cos（K+L）π]2当HKL为同性数时