射线衍射实验方法.ppt

正比计数器的特点优点：正比计数器的反应速度极快，对两个连续到来的脉冲的分辨时间只需1μs；它性能稳定，能量分辨率高，背底脉冲极低，光子计数效率高，在理想情况下可以认为没有计数损失；正比计数器所给出的脉冲大小和它所吸收的X射线光子能量成正比，故用作衍射强度测定比较可靠，而且还可与脉冲高度分析器联用；缺点：对于温度比较敏感，计数管需要高度稳定的电压；由于雪崩引起的电压瞬时降落只有几毫伏。第23页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三闪烁计数器闪烁计数器是利用X射线作用在某些物质（如磷光晶体）上产生可见荧光，并通过光电倍增管来接收探测的辐射探测器，其结构如图3-12所示。当X射线照射到用铊（含量0.5%）活化的碘化钠（NaI）晶体后，产生蓝色可见荧光。蓝色可见荧光透过玻璃再照射到光敏阴极上产生光致电子。由于蓝色可见荧光很微弱，在光敏阴极上产生的电子数很少，只有6-7个。但是在光敏阴极后面设置了多个联极（可多达10个），每个联极递增100V正电压，光敏阴极发出的每个电子都可以在下一个联极产生同样多的电子增益，这样到最后联极出来的电子就可多达106-107个，从而产生足够高的电压脉冲。第24页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三关于射线衍射实验方法第1页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三为了表示分辨本领与波长的关系，上式可以继续化为：第2页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三由以上的公式可以看出，相机的分辨本领与以下几个因素有关：相机半径R越大分辨本领越高，但相机半径增大，会延长曝光时间，并增加由于空气散射而引起的衍射背景；θ角越大分辨本领越高；所以衍射花样中高角度线条的Kα1、Kα2双线可明显分开；X射线的波长越长，分辨本领越高；所以为了提高相机的分辨本领，应尽量采用波长较长的X射线；面间距越大，分辨本领越低。上面的这些特点虽然是从德拜相机推导出来，但由于其衍射几何关系与衍射仪并没有区别，所以同样适应于用衍射仪法得到的X射线衍射花样！！！第3页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三立方晶体衍射花样的特点立方晶体的面间距公式为：将上式代入布拉格方程有：上式中，λ2/4a2对于同一物质的同一衍射花样中的各条衍射线是相同的，所以它是常数。由此可见，衍射花样中的各条线对的晶面指数平方和（h2+k2+l2）与sin2θ是一一对应的。令N=h2+k2+l2，则有：Sin2θ1:sin2θ2:sin2θ3:…sin2θn=N1:N2:N3:…Nn根据立方晶系的消光规律（表５-1），不同的结构消光规律不同，因而N值的序列规律就不一样。我们可以根据测得的θ值，计算出：sin2θ1/sin2θ1，sin2θ2/sin2θ1，sin2θ3/sin2θ1…得到一个序列，然后与表５-1对比，就可以确定衍射物质是哪种立方结构。第4页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三立方晶体衍射花样的特点第5页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三小结德拜-谢乐法是多晶X射线衍射照相法中最重要的方法之一，但由于衍射仪法的发展，这种方法已经基本上不再使用；相机的分辨本领与下列因素有关：相机的半径越大，分辨本领越高；θ角越大，分辨本领越高；X射线波长越长，分辨本领越高；晶面间距越大，分辨本领越低。第6页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三内容5-1德拜-谢乐法5-2衍射仪法5-3总结第7页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三X射线衍射仪法X射线衍射仪是广泛使用的X射线衍射装置。1913年布拉格父子设计的X射线衍射装置是衍射仪的早期雏形，经过了近百年的演变发展，今天的衍射仪如下面的图所示。X射线衍射仪的主要组成部分有X射线发生器、测角仪、辐射探测器、记录单元和自动控制单元等，其中测角仪是仪器的中心部分。第8页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三第9页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三第10页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三第11页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三第12页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三测角仪测角仪圆中心是样品台H，样品台可以绕中心O轴转动，平板状粉末多晶样品D安放在样品台H上，样品台可围绕垂直于图面的轴O旋转；测角仪圆周上安装有X射线辐射探测器，探测器亦可以绕O轴线转动；工作时，一般情况下试样台与探测器保持固定的转动关系（即θ-2θ联动），在特殊情况下也可分别转动；有的仪器中样品台不动，而X射线发生器与探测器联动。第13页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三设计2:1的角速度比，目的是确保探测的衍射线与入射线始终保持2θ的关系，