电镜和xrd构造及功能区别总结

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1、电镜和XRD样品物象的表征包括形貌、粒度和晶相三个方面。物相分析一般使用X－射线粉末衍射仪（XRD）和电子显微镜。形貌和粒度可通过扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）直接观测到粒子的大小和形状。但由于电镜只能观测局部区域，可能产生较大的统计误差。晶粒（注意粒子的大小和晶粒的大小不是一个概念，在多数情况下纳米粒子是由多个完美排列的晶粒组成的）的晶相和大小，虽然也可通过更强的场发射透镜（HRTEM）得到，但是机器昂贵、操作复杂，所以实验室一般使用X－射线粉末衍射仪。下面就简单介绍两种大型分析仪器：XRD和TEM。一.XRD和TEM

2、简介1.X－射线仪(XRD)当高速电子撞击靶原子时，电子能将原子核内K层上一个电子击出并产生空穴，此时具有较高能量的外层电子跃迁到K层，其释放的能量以X－射线的形式（K系射线，电子从L层跃迁到K层称为Kα）发射出去。X－射线是一种波长很短的电磁波，波长范围在0.05～0.25nm之间。常用铜靶的波长为0.152nm。它具有很强的穿透力。X－射线仪主要由X光管、样品台、测角仪和检测器等部件组成。XRD物相定性分析物相定性分析的目的是利用XRD衍射角位置以及强度，鉴定未知样品是由哪些物相组成。它的原理是：由各衍射峰的角度位置所确定的

3、晶面间距d以及它们的相对强度I/I1是物质的固有特性。每种物质都有其特定的晶体结构和晶胞尺寸，而这些又与衍射角和衍射强度有着对应关系，因此，可以根据衍射数据来鉴别物质结构。通过将未知物相的衍射花样与已知物质的衍射花样相比较，逐一鉴定出样品中的各种物相。目前，可以利用粉末衍射卡片进行直接比对，也可以计算机数据库直接进行检索。XRD粒度分析纳米材料的晶粒尺寸大小直接影响到材料的性能。XRD可以很方便地提供纳米材料晶粒度的数据。测定的原理基于样品衍射线的宽度和材料晶粒大小有关这一现象。当晶粒小于100nm时，其衍射峰随晶粒尺寸的变大而

4、宽化。当晶粒大于100nm时，宽化效应则不明显。晶粒大小可采用Scherrel公式进行计算D=Kλ/B1/2cosθ式中，D是沿晶面垂直方向的厚度，也可以认为是晶粒的大小，K为衍射峰Scherrel常数，一般取0.89，λ为X－射线的波长，B1/2为衍射峰的半高宽，单位为弧度，θ为布拉格衍射角。此外，根据晶粒大小还可以计算晶胞的堆垛层数N=Dhkl/dhkl和纳米粉体的比表面积s=6/ρD在这里，N为堆垛层数，Dhkl表示垂直于晶面(hkl)的厚度，dhkl为晶面间距；s为比表面积，ρ为纳米材料的晶体密度。粉末X射线衍射XRD（

5、XRayDiffraction）分析仪多为旋转阳极X射线衍射仪，由单色X射线源、样品台、测角仪、探测器和X射线强度测量系统所组成。Cu靶X射线发生器发出的单色X射线。2.电子透射电镜（TEM）TEM主要由三部分组成：电子光学部分、真空部分和电子部分。它的成像原理是阿贝提出的相干成像。72（1）当一束平行光束照射到具有周期性结构特征的物体时，便产生衍射现象。除零级衍射束外，还有各级衍射束，经过透镜的聚焦作用，在其后焦面上形成衍射振幅的极大值，每一个振幅的极大值又可看作次级相干源，由它们发出次级波在像平面上相干成像。在透射电镜中，用

6、电子束代替平行入射光束，用薄膜状的样品代替周期性结构物体，就可重复以上衍射成像过程。（2）对于透射电镜，改变中间镜的电流，使中间镜的物平面从一次像平面移向物镜的后焦面，可得到衍射谱。反之，让中间镜的物平面从后焦面向下移到一次像平面，就可看到像（图1）。这就是为什么透射电镜既能看到衍射谱又能观察像的原因。图1TEM中成像(a)和成衍射谱(b)的光路图透射电子显微镜TEM（TransmissionElectronMicroscope）是通过撷取穿透物质的直射电子或弹性电子成像或做成衍射图样来做微细组织和晶体结构研究,分析时,通常是利

7、用电子成像的衍射对比,做成明视野或暗视野影像,并配合衍射图案来进行观察[3]。原子力显微镜AFM（Atomic Force Microscope）也称扫描力显微镜，其工作原理如图所示[6]。一个对力非常敏感的微悬臂，其尖端有一个微小的探针，当探针接近样品表面时，由于原子间的相互作用力，使得装配探针的悬臂发生微弯曲，检测到微弯曲的情况，就知道表面与原子力之间的原子力大小。将微悬臂弯曲的信号的形变转换成光电信号并放大，就可以得到原子之间力的微弱变化信号。利用微悬臂间接地感受和放大原子之间的作用力，从而达到检测的目的。在探针沿表面扫描

8、时，保持尖端与表面原子力恒定所需施加于压电材料两端的电压波形，就反映了表面形貌。原子力显微镜能观察到纳米尺度的物体，甚至可看到原子。二.讨论     采用X射线衍射法(本研究中采用4条低角度(2θ≤50°)X射线衍射线)计算纳米粒子的平均粒径是因为高角度(2θ＞