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(完整版)x射线衍射仪文献综述

X射线衍射仪综述

摘要：X射线衍射技术的应用范围非常广泛，现已渗透到物理、化学。材料科学以及各种工

程技术科学中成为一种重要的近代物理分析方法,本文介绍了X射线衍射的基本原理、主要应用

和进展.

关键词：X射线衍射；应用

引言

X射线衍射技术在材料、化工、物理、矿物、地质等学科越来越受到重视，由于现代X射线

衍射实验技术的不断完善、数据处理之自动化程度越来越高，受到研究者的欢迎。X射线衍射

技术的应用范围非常广泛,现已渗透到物理、化学、材料科学以及各种工程技术科学中，成为一

种重要的分析方法物质结构的分析。尽管可以采用中子衍射、电子衍射、红外光谱、穆斯堡尔

谱等方法，但是X射线衍射是最有效的、应用最广泛的手段,而且X射线衍射是人类用来研究

物质微观结构的第一种方法。从70年代以来，随着高强度X射线源(包括超高强度的旋转阳极X射

线发生器、电子同步加速辐射，高压脉冲X射线源)和高灵敏度探测器的出现以及电子计算机分

析的应用，使X射线学获得新的推动力。这些新技术的结合，不仅大大加快分析速度,提高精度，

而且可以进行瞬时的动态观察以及对更为微弱或精细效应的研究。

一X射线衍射仪工作原理

X射线是利用衍射原理,精确测定物质的晶体结构，织构及应力。对物质进行物相分析、定

性分析、定量分析.广泛应用于冶金、石油、化工、科研、航空航天、教学、材料生产等领域。

特征X射线是一种波长很短（约为20～0.06nm)的电磁波，能穿透一定厚度的物质，并能使

荧光物质发光、照相乳胶感光、气体电离.在用电子束轰击金属“靶”产生的X射线中，包含与

靶中各种元素对应的具有特定波长的X射线，称为特征（或标识）X射线.考虑到X射线的波长和

晶体内部原子间的距离相近，1912年德国物理学家劳厄（M。vonLaue)提出一个重要的科学预

见：晶体可以作为X射线的空间衍射光，即当一束X射线通过晶体时将发生衍射，衍射波叠加的

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结果使射线的强度在某些方向上加强，在其他方向上减弱。分析在照相底片上得到的衍射花样，

便可确定晶体结构。这一预见随即为实验所验证。1913年英国物理学家布拉格父子

(W.H。Bragg,W..LBragg）在劳厄发现的基础上,不仅成功地测定了NaCl、KCl等的晶

体结构，并提出了作为晶体衍射基础的著名公式──布拉格定律：

2dSinθ=nλ

式中λ为X射线的波长，n为任何正整数。当X射线以掠角θ（入射角的余角，又称为布拉格

角)入射到某一点阵晶格间距为d的晶面面上时，在符合上式的条件下,将在反射方向上得到因叠

加而加强的衍射线.

晶体衍射原理图

二、X射线衍射的应用

1、物相分析

晶体的x射线衍射图像实质上是晶体微观结构的一种精细复杂的变换，每种晶体的结构与

其x射线衍射图之间都有着一一对应的关系，其特征x射线衍射图谱不会因为它种物质混聚在

一起而产生变化，这就是x射线衍射物相分析方法的依据。制备各种标准单相物质的衍射花样

并使之规范化，将待分析物质的衍射花样与之对照,从而确定物质的组成相，就成为物相定性分

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析的基本方法。鉴定出各个相后,根据各相花样的强度正比于该组分存在的量（需要做吸收校正

者除外），就可对各种组分进行定量分析。目前常用衍射仪法得到衍射图谱,用“粉末衍射标准

联合会(JCPDS）”负责编辑出版的“粉末衍射卡片（PDF卡片)”进行物相分析。

2、点阵常数的精确测定

点阵常数是晶体物质的基本结构参数，测定点阵常数在研究固态相变、确定固溶体类型、

测定固溶体溶解度曲线、测定热膨胀系数等方面都得到了应用。点阵常数的测定是通过x射线

衍射线的位置(0）的测定而获得的，通过测定衍射花样中每一条衍射线的位置均可得出一个点

阵常数值.

点阵常数测定中的精确度涉及两个独立的问题，即波