结晶度 有用课件.ppt

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1、第七章X－射线法主要内容：1.大角X射线衍射法（WAXD)（1）原理（2）应用2.小角X射线散射法（SAXS)（1）原理（2）应用1.大角X射线衍射法（WAXD)1.1X射线的产生－－原子结构壳层理论高速电子流与原子相碰撞时，如果电子的能量足够大，可将原子中K层电子撞出电子壳层，在K壳层中形成空位，原子系统能量升高，使体系处于不稳定的激发态。这些电子会将多余的能量以X射线光量子的形式释放。X射线管示意图1.2X射线的性质X射线是一种电磁波，具有波粒二象性；X射线的波长：10－2~102ÅX射线具有一定能量、动量的X光流子1.

2、2X射线的性质X射线具有很高的穿透能力，可以穿过黑纸及许多对于可见光不透明的物质；X射线肉眼不能观察到，但可以使照相底片感光。在通过一些物质时，使物质原子中的外层电子发生跃迁发出可见光；X射线能够杀死生物细胞和组织，人体组织在受到X射线的辐射时，生理上会产生一定的反应。1.3X射线在晶体中衍射的基本原理电子束照在阳极靶上产生X射线，X射线照在待分析的晶体上时，如果满足Bragg公式nλ=2dsinθ这一条件，X射线就会在晶体上发生衍射，检测器可以检测到具有一定强度的X射线。那些不满足Bragg公式的射线，就会透过或吸收而不被

3、检测到。Braag方程光程差=AB+BC=dsin+dsin=2dsin满足衍射的条件为：2dsin=nd为面间距，为Bragg角。这即为Bragg方程。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1.4实验方法多晶X射线衍射法多

4、晶X射线衍射是指以多晶材料或多晶聚集体为试样的衍射试验。晶粒的某族晶面与入射X射线的夹角满足Bragg方程时，会产生x衍射。实验产生的衍射是大量的小晶粒发生衍射的总的结果。高聚物呈晶态、半晶态、非晶态，可用x射线衍射来分析。按记录方式的不同可分为：多晶照相法和多晶衍射法。1.4.1多晶照相法多晶照相法是将一束近平行的单色X射线投射到多晶样品上，用照相底片记录衍射线束强度和方向的一种实验法。1.4.1.2样品要求a.细度：10-3cm～10-5cm（过250目～300目筛）b.制成直径为0.3mm～0.6mm，长度为1cm的细

5、圆柱状。多晶照相法测试样品的粒径通常在10-3cm~10-5cm之间，每个颗粒又可能包含了好几个晶粒，因此，试样中包含了无数个取向不同但结构向同的小晶粒。当一束单色X射线照射到样品上时，对每一族晶面，总有某些小晶粒的晶面族能够恰好满足Bragg条件而产生衍射。由于试样中小晶粒数巨大，所以满足Bragg条件的晶面族也较多，与入射线的方位角都是θ，因而可看作是由一个晶面以入射线为轴旋转而得到，如下图所示。多晶照相法平板照相法Derby照相法1.4.1.3多晶照相法的应用德拜照相法底片实验数据的测量主要是测定底片上衍射线条的相对位

6、置和相对强度，然后根据测量数据再计算出θ和晶面间距d。定性判断结晶情况a.有无结晶b.晶粒是否取向；c.取向度多晶照相法的应用1.4.2多晶X衍射仪法1.4.2.1衍射仪介绍X射线衍射仪是采用衍射光子探测器和测角仪来记录衍射线位置及强度的分析仪器2θ样品衍射X射线Ｘ射线发生源计数管入射Ｘ线1.4.2.2多晶衍射仪的光路示意图多晶衍射仪主要由X射线发生系统、测角及探测控制系统、记数据处理系统三大部分组成。1.4.2.3样品的制备对于粉末样品，通常要求其颗粒平均粒径控制在5μm左右，亦即通过320目的筛子，而且在加工过程中，应防

7、止由于外加物理或化学因素而影响试样其原有的性质。制样过程中，应注意：1）样品颗粒的细度应该严格控制，过粗将导致样品颗粒中能够产生衍射的晶面减少，从而使衍射强度减弱，影响检测的灵敏度；样品颗粒过细，将会破坏晶体结构，同样会影响实验结果。2）在制样过程中，由于粉末样品需要制成平板状，因此需要避免颗粒发生定向排列，存在取向，从而影响实验结果。1.4.2.4多晶衍射仪得到的信息峰的位置------2θ角峰的形状峰的相对强度通过以上信息可以判断物质种类、进行物相分析、结晶的结构分析。1.4.3多晶衍射仪的应用（1）定性分析；（2）

8、结晶度测定；（3）取向度测定；（4）晶粒尺寸测定。（1）定性分析峰的位置------2θ角峰的形状峰的相对强度例1：SiO2的多晶衍射测试图谱1985年，加拿大文物保护协会（CCI）曾利用XRD对一件被作为凡高作品出售的油画颜料进行分析鉴定。分析的结果令人出乎人们预料，在这件所谓的凡高的作