化工檢測方法培訓課件

1、第二章第二章 多晶多晶X射線衍射法射線衍射法催化劑性能評價與表征催化劑性能評價與表征物物質質性性能能當今材料科學的基礎研究和應用研究中當今材料科學的基礎研究和應用研究中化學組成化學組成結構型式結構型式u功能意識功能意識u對結構與性對結構與性能聯(lián)系規(guī)律能聯(lián)系規(guī)律認識認識以性能為導向尋找以性能為導向尋找和設計最適宜結構和設計最適宜結構的材料的材料結構分析測試結構分析測試方法有著重要方法有著重要意義和不可限意義和不可限量的前景量的前景相關原子在空間結合成分子或物質的方式相關原子在空間結合成分子或物質的方式 X射線衍射射線衍射 單晶衍射單晶衍射 多晶衍射多晶衍射 固體材料大都是多晶物質固體材料大都是多

2、晶物質如催化材料、納米材料、有機如催化材料、納米材料、有機-無機雜化材料等無機雜化材料等 樣品易得以及樣品與實際體系相接近樣品易得以及樣品與實際體系相接近 作為一項研究物質結構的技術，在學科研究和工作為一項研究物質結構的技術，在學科研究和工程技術中的應用日趨廣泛和富有成效程技術中的應用日趨廣泛和富有成效 2.1 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識 2.2 X 2.2 X射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生 2.3 X 2.3 X射線衍射的基本原理射線衍射的基本原理 2.4 X 2.4 X衍射粉末衍射技術衍射粉末衍射技術 2.5 2.5 物相分析物相分析 2.6 2.6 定量相分析定量相分析 2.7

3、2.7 晶胞參數(shù)測定晶胞參數(shù)測定 2.8 2.8 線寬法測平均晶粒大小線寬法測平均晶粒大小 2.9 2.9 原位高溫原位高溫XRD第二章第二章 多晶多晶X X射線衍射法射線衍射法X射線衍射技術應用于固體材料的射線衍射技術應用于固體材料的目的目的 2.1 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識研究晶體空間結構的特征研究晶體空間結構的特征揭示其構成特點與性能的關系揭示其構成特點與性能的關系晶體幾何學的基本知識晶體幾何學的基本知識 1、晶體、晶體 2、點陣、格子、結構基元、點陣、格子、結構基元 3、空間點陣與晶體、空間點陣與晶體 4、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標

4、5、晶系、晶系 2.1 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識1、晶體、晶體 晶體：由原子（離子或分子）在三維空間中按照晶體：由原子（離子或分子）在三維空間中按照一定規(guī)則以周期性排列而構成的固體物質一定規(guī)則以周期性排列而構成的固體物質 無定形物質：原子的無序排列構成無定形物質：原子的無序排列構成 微晶：晶體到無定形物質之間的過渡區(qū)域微晶：晶體到無定形物質之間的過渡區(qū)域 晶體和無定形物質之間沒有截然分開的界晶體和無定形物質之間沒有截然分開的界線，從晶態(tài)到無定形是原子周期排列重復次數(shù)線，從晶態(tài)到無定形是原子周期排列重復次數(shù)由多到少的量變到質變的過程由多到少的量變到質變的過程 基本性質基本性質

5、 確定的熔點確定的熔點 規(guī)則的多邊形外形規(guī)則的多邊形外形 均勻性均勻性 各向異性各向異性 對稱性對稱性 對對X射線的衍射射線的衍射在不同方向上具有不同的導熱、在不同方向上具有不同的導熱、導電、光學等物理性質導電、光學等物理性質晶體的理想外形和晶體的內部晶體的理想外形和晶體的內部結構都具有特定的對稱性結構都具有特定的對稱性晶體結構的周期大小和晶體結構的周期大小和X射射線的波長相當，可作為三維線的波長相當，可作為三維光柵，使光柵，使X射線產(chǎn)生衍射射線產(chǎn)生衍射非晶物質沒有周期性結構，非晶物質沒有周期性結構，不能產(chǎn)生效應不能產(chǎn)生效應 上述晶體的特點是由晶體內部原子或分子排列上述晶體的特點是由晶體內部原

6、子或分子排列的周期性所決定的，是各種晶體所共有的周期性所決定的，是各種晶體所共有一塊晶體內部各個部分的宏觀一塊晶體內部各個部分的宏觀性質是相同的，例如有著相同性質是相同的，例如有著相同的密度、相同的化學組成等的密度、相同的化學組成等晶體的均勻性來源于晶體中原晶體的均勻性來源于晶體中原子排布的周期很小，宏觀觀察子排布的周期很小，宏觀觀察分辨不出微觀的不連續(xù)性分辨不出微觀的不連續(xù)性氣體、液體和玻璃體也有均勻氣體、液體和玻璃體也有均勻性，是由于原子雜亂無章地分性，是由于原子雜亂無章地分布，來源于原子無序分布的統(tǒng)布，來源于原子無序分布的統(tǒng)計性規(guī)律計性規(guī)律晶體在生長過程中自晶體在生長過程中自發(fā)形成晶面，

7、晶面相交發(fā)形成晶面，晶面相交成為晶棱，晶棱會聚成成為晶棱，晶棱會聚成頂點，從而出現(xiàn)具有多頂點，從而出現(xiàn)具有多面體外形的特點，其決面體外形的特點，其決定于晶體的周期性結構定于晶體的周期性結構晶體在理想環(huán)境中生晶體在理想環(huán)境中生長應長成凸多面體長應長成凸多面體F F ( (晶面數(shù)晶面數(shù))+)+V V ( (頂點頂點數(shù)數(shù)) )E E ( (晶棱數(shù)晶棱數(shù)) )十十2 2第一章第一章 催化劑性能評價催化劑性能評價 1.1 概述概述 1.2 催化劑的活性催化劑的活性 1.3 催化劑的選擇性催化劑的選擇性 1.4 催化劑的失活、再生與壽命催化劑的失活、再生與壽命 1.5 催化劑活性測試方法催化劑活性測試方法

8、 2.1 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識 2.2 X 2.2 X射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生 2.3 X 2.3 X射線衍射的基本原理射線衍射的基本原理 2.4 X 2.4 X衍射粉末衍射技術衍射粉末衍射技術 2.5 2.5 物相分析物相分析 2.6 2.6 定量相分析定量相分析 2.7 2.7 晶胞參數(shù)測定晶胞參數(shù)測定 2.8 2.8 線寬法測平均晶粒大小線寬法測平均晶粒大小 2.9 2.9 原位高溫原位高溫XRD第二章第二章 多晶多晶X X射線衍射法射線衍射法X射線衍射技術應用于固體射線衍射技術應用于固體cat的的目的目的 2.1 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識研究晶體

9、空間結構的特征研究晶體空間結構的特征揭示其構成特點與性能的關系揭示其構成特點與性能的關系晶體幾何學的基本知識晶體幾何學的基本知識 1、晶體、晶體 2、點陣、格子、結構基元、點陣、格子、結構基元 3、空間點陣與晶體、空間點陣與晶體 4、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標 5、晶系、晶系 2.1 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識1.晶體、無定形體、微晶晶體、無定形體、微晶2.晶體的基本性質晶體的基本性質確定的熔點確定的熔點規(guī)則的多邊形外形規(guī)則的多邊形外形均勻性均勻性各向異性各向異性對稱性對稱性對對X射線的衍射射線的衍射 1、晶體、晶體 2、點陣、格子、結構基元、

10、點陣、格子、結構基元 3、空間點陣與晶體、空間點陣與晶體 4、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標 5、晶系、晶系 2.1 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識（1）點）點 陣陣 （2）格）格 子子 （3）結構基元）結構基元 （4）十四種空間點陣型式）十四種空間點陣型式 （5） 布拉維法則布拉維法則（6）點陣參數(shù)）點陣參數(shù)簡便地描述晶體內部原子簡便地描述晶體內部原子(離子或分子離子或分子)的周期性排列的周期性排列空間點陣空間點陣把原子、離子或分子抽象成一個幾何的點，把原子、離子或分子抽象成一個幾何的點，將此點沿空間的三個方向將此點沿空間的三個方向a、b、c周期地、

11、無限地排列下去周期地、無限地排列下去點陣點陣將表示各類等同質點的抽象將表示各類等同質點的抽象幾何點稱為點陣點或陣點幾何點稱為點陣點或陣點概念概念 是一組無限的點，連接其中任意兩點可得一向是一組無限的點，連接其中任意兩點可得一向量，將各個點按此向量平移能使它復原，凡滿量，將各個點按此向量平移能使它復原，凡滿足這條件的一組點稱為點陣足這條件的一組點稱為點陣(lattice) 注意注意 平移必須是按向量平行移動，沒有絲毫轉動平移必須是按向量平行移動，沒有絲毫轉動 點陣中每個陣點都具有完全相同的周圍環(huán)境點陣中每個陣點都具有完全相同的周圍環(huán)境（1）點）點 陣陣點陣分類點陣分類 直線點陣（一維點陣）直線點

12、陣（一維點陣） 平面點陣（二維點陣）平面點陣（二維點陣） 空間點陣（三維點陣）空間點陣（三維點陣） 直線點陣（一維點陣）直線點陣（一維點陣）分布于一維空間內的點陣分布于一維空間內的點陣陣點排列為一直線的點陣陣點排列為一直線的點陣單位向量為單位向量為a分布于二維空間內的點陣分布于二維空間內的點陣單位向量為單位向量為 、平面格子平面格子把平面點陣內的各陣點用兩組使它們發(fā)生周把平面點陣內的各陣點用兩組使它們發(fā)生周期性重復的平移矢量聯(lián)接，則整個平面點陣期性重復的平移矢量聯(lián)接，則整個平面點陣將被劃分成一系列排列的平行四邊形，稱平將被劃分成一系列排列的平行四邊形，稱平面格子面格子平面點陣的單元平面點陣的單

13、元平面點陣與平面格子平面點陣與平面格子 平面點陣（二維點陣）平面點陣（二維點陣）ba分布于三維空間內的點陣分布于三維空間內的點陣單位向量為單位向量為 、 、空間格子空間格子把空間點陣內的各陣點用三組使它們發(fā)生周把空間點陣內的各陣點用三組使它們發(fā)生周期性重復的平移矢量聯(lián)接，則整個空間點陣期性重復的平移矢量聯(lián)接，則整個空間點陣被劃分成一系列平行并置的平行六面體，構被劃分成一系列平行并置的平行六面體，構成空間格子成空間格子空間點陣的單元空間點陣的單元 空間點陣（三維點陣）空間點陣（三維點陣）bac單晶和多晶單晶和多晶 單晶單晶 為一個空間點陣所貫穿的一整塊固體為一個空間點陣所貫穿的一整塊固體 多晶多

14、晶 整塊固體不僅為一個空間點陣所貫穿整塊固體不僅為一個空間點陣所貫穿 由許多小的單晶體按不同的取向聚集而由許多小的單晶體按不同的取向聚集而成的固體。成的固體。 金屬材料及較多的粉狀物質金屬材料及較多的粉狀物質素格子（素單位）素格子（素單位）復格子（復單位）復格子（復單位） 每個格子單位每個格子單位的點陣點數(shù)目的點陣點數(shù)目 每個空間格子單位占有的點陣點數(shù)：每個空間格子單位占有的點陣點數(shù)： 格格子子N內內 格子內的陣點數(shù)格子內的陣點數(shù)N棱棱 棱上的陣點數(shù)棱上的陣點數(shù)N頂點頂點頂點上的陣點數(shù)頂點上的陣點數(shù)82頂點面內NNNN陣點數(shù)目陣點數(shù)目=1陣點數(shù)目陣點數(shù)目22、點陣、格子、結構基元、點陣、格子、

15、結構基元（2）格）格 子子2、點陣、格子、結構基元、點陣、格子、結構基元（3）結構基元）結構基元 點陣結構中每個點陣點所代表的具體內容點陣結構中每個點陣點所代表的具體內容 包括原子或分子的種類和數(shù)量及其在空間包括原子或分子的種類和數(shù)量及其在空間按一定方式排列的結構按一定方式排列的結構 通常是晶體的周期重復最小的部分通常是晶體的周期重復最小的部分 可以是單個原子或分子，也可以是離子團可以是單個原子或分子，也可以是離子團或多個分子或多個分子 一個一個Cu原子原子 二個二個C原子原子 三個三個Se原子原子 相鄰的一個相鄰的一個Na+和一個和一個Cl- -CH2-CH2-平面格子平面格子一個陣點一個陣

16、點一個一個CuCuCu 的點陣的點陣 平面格子平面格子 一個陣點一個陣點 一個一個Na+和一個和一個Cl-NaClNaCl 的點陣的點陣? ?石墨石墨石墨石墨的點陣的點陣平面格子平面格子 一個陣點一個陣點 二個二個C硼酸硼酸 平面格子平面格子 一個陣點一個陣點 二個二個硼酸硼酸分子分子NaClNaCl點陣及空間格子點陣及空間格子每個陣點：一個每個陣點：一個Na+和和一個一個Cl-CsClCsCl點陣及空間格子點陣及空間格子每個陣點：一個每個陣點：一個Cs+和和一個一個Cl-（3）結構基元）結構基元 結構基元與陣點的關系結構基元與陣點的關系 結構基元是每個陣點所代表的具體內容，指結構基元是每個陣

17、點所代表的具體內容，指重復周期中的具體內容重復周期中的具體內容 陣點是一個抽象的點，是一個結構基元抽象陣點是一個抽象的點，是一個結構基元抽象出的一個幾何點出的一個幾何點 若在晶體點陣中各陣點的位置上按同一種方式若在晶體點陣中各陣點的位置上按同一種方式安置結構基元，則安置結構基元，則 晶體結構晶體結構 點陣點陣 十十 結構基元結構基元2、點陣、格子、結構基元、點陣、格子、結構基元（4）十四種空間點陣型式）十四種空間點陣型式 據(jù)晶體點陣結構的對稱性，將陣點在空間分布據(jù)晶體點陣結構的對稱性，將陣點在空間分布按正當單位形狀的規(guī)定和帶心型式進分類，共按正當單位形狀的規(guī)定和帶心型式進分類，共14種型式種型

18、式 最早最早(1866年年)由布拉維推得，又稱布拉維點陣或由布拉維推得，又稱布拉維點陣或布拉維點陣型式布拉維點陣型式 所在晶體均可分別用以上所在晶體均可分別用以上14種空間點陣來描述種空間點陣來描述其原子排布規(guī)則其原子排布規(guī)則14種種空空間間點點陣陣形形式式練習：練習：計算面心（計算面心（F）立方格子的立方格子的陣點數(shù)？陣點數(shù)？ 由于選擇單位矢量不同，空間點陣中可構成多由于選擇單位矢量不同，空間點陣中可構成多種平行六面體種平行六面體 布拉維法則：用于多種平行六面體中，挑選出布拉維法則：用于多種平行六面體中，挑選出一個能代表點陣特征的平行六面體。一個能代表點陣特征的平行六面體。 (i) 平行六面

19、體對稱性和點陣對稱性一致平行六面體對稱性和點陣對稱性一致 (ii)平行六面體各棱之間直角數(shù)目盡量多平行六面體各棱之間直角數(shù)目盡量多 (iii)遵守以上兩條后，平行六面體體積盡量遵守以上兩條后，平行六面體體積盡量小小2、點陣、格子、結構基元、點陣、格子、結構基元（5） 布拉維布拉維(Brarisa)法則法則 、 、 、 、 布拉維法則限制下所劃分的平行六面體的布拉維法則限制下所劃分的平行六面體的邊長邊長 、 、 及夾角及夾角、 和和bacbac2、點陣、格子、結構基元、點陣、格子、結構基元（6）點陣參數(shù)）點陣參數(shù) 1、晶體、晶體 2、點陣、格子、結構基元、點陣、格子、結構基元 3、空間點陣與晶體

20、、空間點陣與晶體 4、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標 5、晶系、晶系 2.1 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識（1）晶胞）晶胞（2）研究晶體結構的實質）研究晶體結構的實質（3）晶面）晶面（4）晶棱）晶棱（5）晶體與點陣的對應關系）晶體與點陣的對應關系晶胞參數(shù)表示晶胞參數(shù)表示u空間格子對應實際晶體的部位，則稱為晶胞?？臻g格子對應實際晶體的部位，則稱為晶胞。u是晶體的基本重復單位是晶體的基本重復單位u晶胞參數(shù)：描述晶胞的大小和形狀晶胞參數(shù)：描述晶胞的大小和形狀l晶胞中三個基本向量（晶胞構型的邊長、三晶胞中三個基本向量（晶胞構型的邊長、三個方向的重復周期）個方

21、向的重復周期）a、b、cl三個方向的夾角三個方向的夾角、 bc ac abl晶胞參數(shù)晶胞參數(shù)=點陣參數(shù)點陣參數(shù)3、空間點陣與晶體、空間點陣與晶體（1）晶胞）晶胞晶體結構晶體結構 = 點陣點陣 + 結構基元結構基元 = 平行六面體（空間格子）平行六面體（空間格子） + 結構基元結構基元 = 點陣參數(shù)點陣參數(shù)( 、 、 、 、)+)+結構基元結構基元 = 晶胞晶胞bac3、空間點陣與晶體、空間點陣與晶體（2）研究晶體結構的實質）研究晶體結構的實質 晶胞是晶體的基本重復單位晶胞是晶體的基本重復單位 整個晶體是按晶胞在三維空間周期地重復排列，整個晶體是按晶胞在三維空間周期地重復排列，相互平等取向，按每

22、一頂點為相互平等取向，按每一頂點為8個晶胞共有的個晶胞共有的方式堆砌而成方式堆砌而成 只要清楚一個晶胞的結構，則清楚整個晶體的只要清楚一個晶胞的結構，則清楚整個晶體的結構結構 研究晶體研究晶體研究晶胞研究晶胞&空間點陣中的平面點陣所構成的平面，在空間點陣中的平面點陣所構成的平面，在晶體外形上表現(xiàn)為晶面晶體外形上表現(xiàn)為晶面3、空間點陣與晶體、空間點陣與晶體（3）晶面）晶面&兩平面點陣的交線是直線點陣，在晶體外兩平面點陣的交線是直線點陣，在晶體外形上表現(xiàn)為晶棱形上表現(xiàn)為晶棱3、空間點陣與晶體、空間點陣與晶體（4）晶棱）晶棱空間點陣空間點陣（無限）（無限）空間空間格子格子陣點陣點 點

23、陣點陣單元單元平面平面點陣點陣直線直線點陣點陣點陣點陣參數(shù)參數(shù)晶體晶體（有限）（有限）具體具體抽象抽象晶格晶格結構結構基元基元晶胞晶胞晶面晶面晶棱晶棱晶胞晶胞參數(shù)參數(shù)3、空間點陣與晶體、空間點陣與晶體（5）晶體與點陣的對應關系）晶體與點陣的對應關系 1、晶體、晶體 2、點陣、格子、結構基元、點陣、格子、結構基元 3、空間點陣與晶體、空間點陣與晶體 4、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標 5、晶系、晶系 2.1 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識（1）晶胞二個要索）晶胞二個要索（2）微粒的分數(shù)坐標）微粒的分數(shù)坐標（3）晶面及晶面指數(shù)）晶面及晶面指數(shù)（4）干涉指數(shù)

24、及晶面間距）干涉指數(shù)及晶面間距 4 4、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標（1 1）晶胞二個要索）晶胞二個要索 晶胞的大小、型式晶胞的大小、型式 大小：由晶胞參數(shù)確定大小：由晶胞參數(shù)確定 型式：指晶胞是素晶胞還是復晶胞型式：指晶胞是素晶胞還是復晶胞 素晶胞：含一個結構基元，對應簡單格子素晶胞：含一個結構基元，對應簡單格子 復晶胞：含一個以上結構基元，對應帶心格子復晶胞：含一個以上結構基元，對應帶心格子 晶胞的內容晶胞的內容 晶胞中微粒（原子、分子或離子）的種類和位置晶胞中微粒（原子、分子或離子）的種類和位置 表示原子位置要用分數(shù)坐標表示原子位置要用分數(shù)坐標解：解：I、實

25、線格子、實線格子 （1）晶胞的大?。┚О拇笮?立方面心格子立方面心格子 abc，=90 立方面心格子對應的立方面心點陣參數(shù)立方面心格子對應的立方面心點陣參數(shù)a0.564nm 立方面心點陣參數(shù)立方面心點陣參數(shù)abc= 0.564nm ，=90 點陣參數(shù)點陣參數(shù)=晶胞參數(shù)晶胞參數(shù) 晶胞參數(shù)為晶胞參數(shù)為abc= 0.564nm ，=90 例：圖為例：圖為NaCl的兩種空間格子（實線和虛的兩種空間格子（實線和虛線），實線格子為立方面心格子，其對應的線），實線格子為立方面心格子，其對應的立方面心點陣參數(shù)立方面心點陣參數(shù)a0.564nm。 求：確定二種求：確定二種NaCl晶胞的大小和型式晶胞的大小和型式

26、解：解：I、實線格子、實線格子 （2）晶胞的型式）晶胞的型式 實線格子為復格子實線格子為復格子 實線格子對應的晶胞為復晶胞實線格子對應的晶胞為復晶胞82頂點面內NNNN素晶胞素晶胞?復晶胞？復晶胞？素格子素格子?復格子？復格子？格子占有格子占有陣點數(shù)？陣點數(shù)？488260 例：圖為例：圖為NaCl的兩種空間格子（實線和虛的兩種空間格子（實線和虛線），線）， 實線格子為立方面心格子，其對應的實線格子為立方面心格子，其對應的立方面心點陣參數(shù)立方面心點陣參數(shù)a0.564nm。 求：確定二種求：確定二種NaCl晶胞的大小和型式晶胞的大小和型式結構基元結構基元數(shù)目？數(shù)目？解：解：II、虛線格子、虛線格子

27、 （1）晶胞的大小）晶胞的大小 點陣參數(shù)點陣參數(shù) abc= ? =？ 點陣參數(shù)點陣參數(shù)=晶胞參數(shù)晶胞參數(shù) 晶胞參數(shù)為晶胞參數(shù)為abc= 0.386nm ，=60 例：圖為例：圖為NaCl的兩種空間格子（實線和虛的兩種空間格子（實線和虛線），線）， 實線格子為立方面心格子，其對應的實線格子為立方面心格子，其對應的立方面心點陣參數(shù)立方面心點陣參數(shù)a0.564nm。 求：確定二種求：確定二種NaCl晶胞的大小和型式晶胞的大小和型式nma386. 0546. 0222260解：解：II、虛線格子、虛線格子 （2）晶胞的型式）晶胞的型式 實線格子為素格子實線格子為素格子 對應的晶胞為素晶胞對應的晶胞為素

28、晶胞 例：圖為例：圖為NaCl的兩種空間格子（實線和虛的兩種空間格子（實線和虛線），線）， 實線格子為立方面心格子，其對應的實線格子為立方面心格子，其對應的立方面心點陣參數(shù)立方面心點陣參數(shù)a0.564nm。 求：確定二種求：確定二種NaCl晶胞的大小和型式晶胞的大小和型式82頂點面內NNNN188200 1、晶體、晶體 2、點陣、格子、結構基元、點陣、格子、結構基元 3、空間點陣與晶體、空間點陣與晶體 4、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標 5、晶系、晶系 2.1 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識 1、晶體、晶體 2、點陣、格子、結構基元、點陣、格子、結構基

29、元 3、空間點陣與晶體、空間點陣與晶體 4、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標 5、晶系、晶系 2.1 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識（1）點）點 陣陣 （2）格）格 子子 （3）結構基元）結構基元 （4）十四種空間點陣型）十四種空間點陣型式式 （5） 布拉維法則布拉維法則（6）點陣參數(shù)）點陣參數(shù)1.點陣點陣一組無限的點，連接其中任意一組無限的點，連接其中任意兩點可得一向量，將各個點按兩點可得一向量，將各個點按此向量平移能使它復原，凡滿此向量平移能使它復原，凡滿足這條件的一組點稱為點陣足這條件的一組點稱為點陣平移必須按向量平行移動，無平移必須按向量平行移動

30、，無絲毫轉動絲毫轉動點陣中每個點具有完全相同的點陣中每個點具有完全相同的周圍環(huán)境周圍環(huán)境2.點陣分類點陣分類直線點陣、平面點陣、空間直線點陣、平面點陣、空間點陣點陣1.格子格子素格子（素單位）素格子（素單位）復格子（復單位）復格子（復單位）2.每個空間格子單位占每個空間格子單位占有的點陣點數(shù)有的點陣點數(shù)82頂點面內NNNN1.結構基元結構基元點陣結構中每個點陣點所代表點陣結構中每個點陣點所代表的具體內容的具體內容可以是單個或多個原子、分子、可以是單個或多個原子、分子、離子團離子團通常是晶體的周期重復最小的通常是晶體的周期重復最小的部分部分2.結構基元與陣點的關系結構基元與陣點的關系結構基元是每

31、個陣點所代表結構基元是每個陣點所代表的具體內容，陣點是一個結構的具體內容，陣點是一個結構基元抽象出的一個幾何點基元抽象出的一個幾何點3. 晶體結構晶體結構 點陣點陣 + 結構基元結構基元 1、晶體、晶體 2、點陣、格子、結構基元、點陣、格子、結構基元 3、空間點陣與晶體、空間點陣與晶體 4、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標 5、晶系、晶系 2.1 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識（1）晶胞）晶胞（2）研究晶體結構的實質）研究晶體結構的實質（3）晶面）晶面（4）晶棱）晶棱（5）晶體與點陣的對應關）晶體與點陣的對應關系系1.晶胞晶胞空間格子對應實際晶體空間格子

32、對應實際晶體的部位，則稱為晶胞。的部位，則稱為晶胞。是晶體的基本重復單位是晶體的基本重復單位2.晶胞參數(shù)：晶胞參數(shù)：晶胞三個邊長（基本晶胞三個邊長（基本向量）向量）a、b、c及三邊及三邊夾角夾角、描述晶胞的大小和形描述晶胞的大小和形狀狀3.晶胞參數(shù)晶胞參數(shù)=點陣參數(shù)點陣參數(shù)晶體結構晶體結構 = 點陣點陣 + 結構基元結構基元 =空間格子（平行六面空間格子（平行六面體）體） + 結構基元結構基元 = 晶胞晶胞空間點陣空間點陣（無限）（無限）空間空間格子格子陣點陣點點陣點陣單元單元平面平面點陣點陣直線直線點陣點陣點陣點陣參數(shù)參數(shù)抽象抽象晶體晶體（有限）（有限）晶格晶格結構結構基元基元晶胞晶胞晶面晶

33、面晶棱晶棱晶胞晶胞參數(shù)參數(shù)具體具體 1、晶體、晶體 2、點陣、格子、結構基元、點陣、格子、結構基元 3、空間點陣與晶體、空間點陣與晶體 4、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標 5、晶系、晶系 2.1 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識（1）晶胞二個要索）晶胞二個要索（2）微粒的分數(shù)坐標）微粒的分數(shù)坐標（3）晶面及晶面指數(shù)）晶面及晶面指數(shù)（4）干涉指數(shù)及晶面間距）干涉指數(shù)及晶面間距1.晶胞的大小、型式晶胞的大小、型式大?。河删О麉⒋笮。河删О麉?shù)確定數(shù)確定型式：指晶胞是型式：指晶胞是素晶胞還是復晶胞素晶胞還是復晶胞2.晶胞的內容晶胞的內容晶胞中原子的種晶胞中原子

34、的種類、數(shù)目和位置類、數(shù)目和位置 1、晶體、晶體 2、點陣、格子、結構基元、點陣、格子、結構基元 3、空間點陣與晶體、空間點陣與晶體 4、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標 5、晶系、晶系 2.1 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識（1）晶胞二個要索）晶胞二個要索（2）微粒的分數(shù)坐標）微粒的分數(shù)坐標（3）晶面及晶面指數(shù)）晶面及晶面指數(shù)（4）干涉指數(shù)及晶面間距）干涉指數(shù)及晶面間距4、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標 （2）微粒的分數(shù)坐標）微粒的分數(shù)坐標 晶胞中原子晶胞中原子P 的位的位置用向量置用向量OP代表代表 x、y、z就是分數(shù)就是

35、分數(shù)坐標坐標 x1、y1、z1czbyaxOP例：求例：求CsCl晶胞的內容立方格子晶胞的內容立方格子(假設晶胞對假設晶胞對應的格子為立方格子應的格子為立方格子) CsCl晶胞實際具有的晶胞實際具有的離子為離子為 1個個Cl-離子離子 分數(shù)坐標分數(shù)坐標(0,0,0) 1個個Cs+離子離子 分數(shù)坐標分數(shù)坐標(1/2,1/2,1/2) 晶面晶面 連接空間點陣的陣點所構成的一系列相互平行的連接空間點陣的陣點所構成的一系列相互平行的平面平面 晶面一般用晶面指數(shù)（晶面一般用晶面指數(shù)（hkl）來表示）來表示晶面指數(shù)晶面指數(shù) 又稱晶面指標、密勒（又稱晶面指標、密勒（Miller）指數(shù)）指數(shù) 表示為表示為(h

36、kl) 用于表示晶面在晶體中的取向用于表示晶面在晶體中的取向 通過晶面在三個晶軸上的截距比值來描述通過晶面在三個晶軸上的截距比值來描述 4 4、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標（3 3）晶面及晶面指數(shù)晶面及晶面指數(shù)例：求晶面的晶面指數(shù)例：求晶面的晶面指數(shù) 求晶面指數(shù)的方法：求晶面指數(shù)的方法： 空間點陣中空間點陣中x、y、z坐坐標軸系統(tǒng)（用點陣周期標軸系統(tǒng)（用點陣周期a、b、c為單位，三軸為單位，三軸間夾角為間夾角為、） 量出晶面在量出晶面在x、y、z軸軸的截距分別為的截距分別為pa,qb,rc 寫出三個截距的倒數(shù)連寫出三個截距的倒數(shù)連比形式比形式1/p:1/q:1/r

37、 將三個倒數(shù)化為三個互將三個倒數(shù)化為三個互質整數(shù)質整數(shù)h:k:l (hkl)即為晶面指數(shù)即為晶面指數(shù)解：截距解：截距3a、3b、5c 1/3:1/3:1/55:5:3晶面指數(shù)為晶面指數(shù)為（553） （hkl）表示一組平行且等距離的晶面）表示一組平行且等距離的晶面 當晶面與某坐標軸平行、則表示晶面當晶面與某坐標軸平行、則表示晶面與該軸的截距離為與該軸的截距離為 ，其倒數(shù)為，其倒數(shù)為0 如果晶面與某坐標軸的負方向相交時，則如果晶面與某坐標軸的負方向相交時，則在相應的指數(shù)上加一負號來表示在相應的指數(shù)上加一負號來表示 例（例（ ）即表示晶面與）即表示晶面與y軸的負方向軸的負方向相交相交 lkh 晶面間

38、距晶面間距 一族平行晶面中相鄰兩個晶面間的距離，一族平行晶面中相鄰兩個晶面間的距離，稱晶面間距稱晶面間距 表示：表示： d（hkl） 、 dhkl或或d（hkl）或）或d 表示（表示（hkl）晶面中兩相鄰晶面的距離）晶面中兩相鄰晶面的距離 4 4、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標（4 4）干涉指數(shù)及晶面間距）干涉指數(shù)及晶面間距 干涉指數(shù)（干涉指數(shù)（HKL） 狹義的晶面指數(shù)，是可帶有公約數(shù)（狹義的晶面指數(shù)，是可帶有公約數(shù)（n）的晶）的晶面指數(shù)，即（面指數(shù)，即（ nh nk nl）或）或 n（hkl） 在晶體中晶面指數(shù)（或干涉指數(shù)）最低的晶面在晶體中晶面指數(shù)（或干涉指數(shù)）

39、最低的晶面具有最大的晶面間距具有最大的晶面間距 （100）、（）、（010）或（）或（001）的這類晶面的）的這類晶面的d（hkl）最大最大 立方、四方或正交晶系中，立方、四方或正交晶系中，d（100）=a、 d（010） =b、 d（001） = c 1、晶體、晶體 2、點陣、格子、結構基元、點陣、格子、結構基元 3、空間點陣與晶體、空間點陣與晶體 4、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標 5、晶系、晶系 2.1 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識 按照晶軸與晶角關系（盡管點陣各不相同），按照晶軸與晶角關系（盡管點陣各不相同），單位晶胞只有七種，稱為七個晶系。

40、單位晶胞只有七種，稱為七個晶系。 即：即：14 種布拉維點陣歸納為七個晶系種布拉維點陣歸納為七個晶系5、晶系、晶系 在晶體中晶面指數(shù)（或干涉指數(shù)）最低的晶面在晶體中晶面指數(shù)（或干涉指數(shù)）最低的晶面具有最大的晶面間距具有最大的晶面間距 （100）、（）、（010）或（）或（001）的）的d（hkl）最大最大 立方、四方或正交晶系中立方、四方或正交晶系中 d（100）=a、 d（010） =b、 d（001） = c d（hkl）與晶胞參數(shù)與晶胞參數(shù) 各種晶系的各種晶系的d（hkl）與晶胞參數(shù)（與晶胞參數(shù)（a、b、c、）之間存在著一定的函數(shù)關系之間存在著一定的函數(shù)關系課堂練習課堂練習1.寫出立方面

41、心晶胞所占原子寫出立方面心晶胞所占原子的坐標的坐標2.給出在三個坐標軸上之截距給出在三個坐標軸上之截距分別為分別為 (3a，2b，4c) ，(3a，-b，-2c)的兩個晶面的晶面指的兩個晶面的晶面指標。標。 3.分別計算（分別計算（321）、（）、（246）、（）、（121）、）、（369）晶面在）晶面在三個坐標軸上的截距三個坐標軸上的截距4.畫出立方晶系以下各晶面畫出立方晶系以下各晶面（100）,（110）,（111），（），（200）1.寫出立方面心晶胞所占原子的坐標寫出立方面心晶胞所占原子的坐標 4個原子個原子 所有頂點原子所有頂點原子 ( 0,0,0) 后后(前前) 面心原子面心原子

42、( 0,1/2,1/2) 左左(右右)面心原子面心原子 (1/2,0,1/2) 下下(上上) 面心原子面心原子 ( 1/2,1/2,0)2. 給出在三個坐標軸上之截距分別為給出在三個坐標軸上之截距分別為 (3a，2b，4c) ，(3a，-b，-2c)的兩個晶面的晶面指標的兩個晶面的晶面指標解：解：(1) 三個截距的倒數(shù)比為：三個截距的倒數(shù)比為：(2)將三個倒數(shù)分別乘以分母的最小公倍數(shù)，化將三個倒數(shù)分別乘以分母的最小公倍數(shù)，化為三個互質整數(shù)為三個互質整數(shù)(3)三個互質整數(shù)連寫并用括弧括起來即為晶面三個互質整數(shù)連寫并用括弧括起來即為晶面指數(shù)指數(shù)(hkl)41:21:313:6:41241:1221

43、:1231)463(立方晶系立方晶系: a=b=c,=90方法一：利用方法一：利用d d(hkl)(hkl)與晶胞參數(shù)的函數(shù)關系示與晶胞參數(shù)的函數(shù)關系示d d(hkl)(hkl)d（100）= a方法二：從圖形求取方法二：從圖形求取4.畫立方晶系畫立方晶系 (100)、(110)、(111)、(200)晶面晶面d（100）= ?(100)晶面晶面d（100）= a 1、晶體、晶體 2、點陣、格子、結構基元、點陣、格子、結構基元 3、空間點陣與晶體、空間點陣與晶體 4、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標 5、晶系、晶系 2.1 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識

44、（1）晶胞二個要索）晶胞二個要索（2）微粒的分數(shù)坐標）微粒的分數(shù)坐標（3）晶面及晶面指數(shù)）晶面及晶面指數(shù)（4）干涉指數(shù)及晶面間距）干涉指數(shù)及晶面間距1.晶胞的大小、型式晶胞的大小、型式大?。壕О麉?shù)大?。壕О麉?shù)=?型式：素晶胞型式：素晶胞? 復晶胞復晶胞?2.晶胞的內容晶胞的內容晶胞中原子的種類、數(shù)目和位置晶胞中原子的種類、數(shù)目和位置分數(shù)坐標分數(shù)坐標: (x, y, z) x1、y1、z1czbyaxOP1.晶面指標晶面指標=晶面指數(shù)晶面指數(shù)=密勒（密勒（Miller）指數(shù)指數(shù)表示符號：表示符號：(hkl)代表代表: 晶面在晶體中的取向晶面在晶體中的取向求?。和ㄟ^晶面在三個晶軸上的截距求取：

45、通過晶面在三個晶軸上的截距比值比值d（hkl）或或dhkl、或或d（hkl）或）或d表示屬于（表示屬于（hkl）晶面中兩相鄰晶面的）晶面中兩相鄰晶面的距離距離 1、晶體、晶體 2、點陣、格子、結構基元、點陣、格子、結構基元 3、空間點陣與晶體、空間點陣與晶體 4、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標、晶胞中的微粒、晶棱和晶面指標 5、晶系、晶系 2.1 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識（110）晶面）晶面a=b=c,=90（111）晶面）晶面a=b=c,=90d（200）= ?(200)晶面晶面a/2a=b=c,=90 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識 2.2 X射線的產(chǎn)生射線

46、的產(chǎn)生 2.3 X射線衍射的基本原理射線衍射的基本原理 2.4 X衍射粉末衍射技術衍射粉末衍射技術 2.5 物相分析物相分析 2.6 定量相分析定量相分析 2.7 晶胞參數(shù)測定晶胞參數(shù)測定 2.8 線寬法測平均晶粒大小線寬法測平均晶粒大小 2.9 原位高溫原位高溫XRD第二章第二章 多晶多晶X X射線衍射法射線衍射法2.2 X射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生1、X射線射線2、 X射線的分類射線的分類3、特征、特征X射線射線4、X射線管射線管2.2 X射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生1、X射線射線 本質是一種電磁波本質是一種電磁波 短波長，波長短波長，波長0.01500，介于紫外線和，介于紫外線和射線之射線之間間 具有

47、波粒二象性，具有動量和動能具有波粒二象性，具有動量和動能 直線傳播，傳播速度與光速相同直線傳播，傳播速度與光速相同 與物質相遇會發(fā)生各種復雜的物理、化學作用與物質相遇會發(fā)生各種復雜的物理、化學作用 照射物質時，將發(fā)生透過、照射物質時，將發(fā)生透過、散射散射、衍射衍射或吸或吸收后發(fā)射出次級收后發(fā)射出次級X射線，或激發(fā)原子核外電射線，或激發(fā)原子核外電子生成光電子，由此構成了子生成光電子，由此構成了X射線分析方法射線分析方法2、X射線的分類射線的分類 連續(xù)連續(xù)X射線射線 特征特征X射線射線 對于對于X射線衍射分析，多數(shù)用特征射線衍射分析，多數(shù)用特征X射線射線2.2 X射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生3、特征、特征

48、X射線射線 高能電子與靶材碰撞，將靶材內層電子擊出，高能電子與靶材碰撞，將靶材內層電子擊出，致使內電子層產(chǎn)生空軌道，此時原子處于不穩(wěn)致使內電子層產(chǎn)生空軌道，此時原子處于不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，較外層電子會立即躍遷到能量低定的激發(fā)態(tài)，較外層電子會立即躍遷到能量低的空軌道填補電子空位，并釋放能量發(fā)射出特的空軌道填補電子空位，并釋放能量發(fā)射出特征征X射線。射線。 靶材原子的內層電子被激發(fā)所引起靶材原子的內層電子被激發(fā)所引起 譜線的波長只與靶材金屬的原子序有關，與激譜線的波長只與靶材金屬的原子序有關，與激發(fā)電子的速度無關，因此稱特征發(fā)電子的速度無關，因此稱特征X射線。射線。2.2 X射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生3、特

49、征、特征X射線射線 K X射線：射線： K層電子被擊出，層電子被擊出，L層電子躍層電子躍遷到遷到K層，輻射出的層，輻射出的X射線射線 K X射線射線 M 層層 K層層 K X射線射線 N層層K層層 . Cu靶靶 K射線：射線：（ Cu ，K1）=1.54056 （ Cu ，K2）=1.54439 通常，采用通常，采用Cu 的的K1和和 K2的平均波長，的平均波長，1.5418 4、X射線管射線管 X射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生局部抽真空的局部抽真空的X射線射線管中，用電子束轟管中，用電子束轟擊適當元素而產(chǎn)生擊適當元素而產(chǎn)生一種一種X X射線管的示意圖射線管的示意圖發(fā)射出的電子在燈發(fā)射出的電子在燈絲與陽

50、極之間的高絲與陽極之間的高壓電位差作用下朝壓電位差作用下朝著靶加速運動。著靶加速運動。2.2 X射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生4、X射線管射線管 X射線管分類射線管分類 可拆卸式的靶可拆卸式的靶 用在靶本身就是待分析樣品或者用來濾過不用在靶本身就是待分析樣品或者用來濾過不同波長的單色同波長的單色X-射線。射線。 需要連續(xù)不斷地抽真空需要連續(xù)不斷地抽真空 固定式靶固定式靶 永久密封的，不需要真空泵。永久密封的，不需要真空泵。 靶通常需用水冷卻，否則靶將熔化。因為靶通常需用水冷卻，否則靶將熔化。因為99的入射電子的動能在靶上轉化為熱能。的入射電子的動能在靶上轉化為熱能。 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學

51、基本知識 2.2 X射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生 2.3 X射線衍射的基本原理射線衍射的基本原理 2.4 X衍射粉末衍射技術衍射粉末衍射技術 2.5 物相分析物相分析 2.6 定量相分析定量相分析 2.7 晶胞參數(shù)測定晶胞參數(shù)測定 2.8 線寬法測平均晶粒大小線寬法測平均晶粒大小 2.9 原位高溫原位高溫XRD第二章第二章 多晶多晶X X射線衍射法射線衍射法2.3 X射線衍射的基本原理射線衍射的基本原理 絕大部分固體無機物和部分有機物是分子和原子絕大部分固體無機物和部分有機物是分子和原子有序排列的晶體有序排列的晶體 晶體的基本性質之一，對晶體的基本性質之一，對X射線產(chǎn)生衍射射線產(chǎn)生衍射 X射線衍射法可

52、用于研究晶體結構射線衍射法可用于研究晶體結構 是研究晶體結構的分析方法，而不是直接研究試樣內是研究晶體結構的分析方法，而不是直接研究試樣內含有元素的種類及含量的方法含有元素的種類及含量的方法2.3 X射線衍射的基本原理射線衍射的基本原理1. 相干散射相干散射2. 衍射方向及衍射方向及Bragg方程方程3. 衍射強度衍射強度4. X射線衍射法的意義射線衍射法的意義1. 相干散射相干散射 散射：散射：X射線與原子作用而改變方向的現(xiàn)象射線與原子作用而改變方向的現(xiàn)象 非相干散射非相干散射 相干散射相干散射 相干散射相干散射 X射線入射散射體時，在電磁場作用下，散射體電子射線入射散射體時，在電磁場作用下

53、，散射體電子會受迫振動而成為新輻射電磁波源，新輻射源的散會受迫振動而成為新輻射電磁波源，新輻射源的散射波長與入射波相同，故新散射波間可以發(fā)生干涉射波長與入射波相同，故新散射波間可以發(fā)生干涉作用作用 散射體的所有電子遇到入射散射體的所有電子遇到入射X射線束都可成為新輻射射線束都可成為新輻射波源，于是構成群相干的波源，故稱相干散射波源，于是構成群相干的波源，故稱相干散射相干散射僅改變相干散射僅改變X射線的射線的傳播方向，而不改變波長傳播方向，而不改變波長是是X射線在晶體中產(chǎn)生衍射線在晶體中產(chǎn)生衍射現(xiàn)象的基礎射現(xiàn)象的基礎2.3 X射線衍射的基本原理射線衍射的基本原理 2. 衍射方向及衍射方向及Bra

54、gg方程方程波長波長的的X射線入射任一點陣平面上，其上各個點陣點射線入射任一點陣平面上，其上各個點陣點的散射波將相互加強的條件是的散射波將相互加強的條件是入射角與反射角相等入射角與反射角相等入射線、反射線和晶面法線在同一平面上入射線、反射線和晶面法線在同一平面上 Bragg方程方程 2 d（hkl）sin（hkl）= n 或或2 d（HKL）sin（hkl）=2.3 X射線衍射的基本原理射線衍射的基本原理入射角入射角=反射角反射角入射線、反射線和晶面法線在同一平面入射線、反射線和晶面法線在同一平面2 d（hkl）sin（hkl）= n （hkl） - 衍射方向衍射方向 （與（與hkl相對應的衍

55、射角相對應的衍射角,即入射或衍射即入射或衍射X射線與晶面間夾角）射線與晶面間夾角） n - 衍射級數(shù)（相當于相干波之間的相位差）衍射級數(shù)（相當于相干波之間的相位差）在同一組點陣平面在同一組點陣平面(hkl)上可以產(chǎn)生上可以產(chǎn)生n級衍射級衍射有限的正整數(shù)，其數(shù)值應使有限的正整數(shù)，其數(shù)值應使sin|（hkl） |1反射級數(shù)不清楚時，均以反射級數(shù)不清楚時，均以n1求求d（hkl） 3. 衍射強度衍射強度 I（hkl）=KPLDJ|F（hkl）|2 K與樣品和實驗條件有關的常數(shù)與樣品和實驗條件有關的常數(shù)P極化因子極化因子 LLorentz因子因子D溫度因子溫度因子 J倍數(shù)因子倍數(shù)因子F（hkl）結構因

56、子（結構因子的數(shù)值是由晶胞結構因子（結構因子的數(shù)值是由晶胞中原子的種類、數(shù)目和分數(shù)坐標決定的）中原子的種類、數(shù)目和分數(shù)坐標決定的）衍射強度是由晶體一個晶胞中原子的種類、數(shù)衍射強度是由晶體一個晶胞中原子的種類、數(shù)目和排列方式?jīng)Q定的。目和排列方式?jīng)Q定的。儀器等實驗條件對其數(shù)值也有影響儀器等實驗條件對其數(shù)值也有影響 2.3 X射線衍射的基本原理射線衍射的基本原理X射線的強度用計數(shù)率表示，單位為每秒脈沖數(shù)射線的強度用計數(shù)率表示，單位為每秒脈沖數(shù)(CPS)2.3 X射線衍射的基本原理射線衍射的基本原理4. X射線衍射法的意義射線衍射法的意義研究晶體結構研究晶體結構晶胞晶胞晶胞的大小和形式晶胞的大小和形式

57、衍射方向衍射方向晶胞的內容晶胞的內容衍射強度衍射強度 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識 2.2 X射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生 2.3 X射線衍射的基本原理射線衍射的基本原理 2.4 X衍射粉末衍射技術衍射粉末衍射技術 2.5 物相分析物相分析 2.6 定量相分析定量相分析 2.7 晶胞參數(shù)測定晶胞參數(shù)測定 2.8 線寬法測平均晶粒大小線寬法測平均晶粒大小 2.9 原位高溫原位高溫XRD第二章第二章 多晶多晶X X射線衍射法射線衍射法2.4 X衍射粉末衍射技術衍射粉末衍射技術 1.衍射數(shù)據(jù)的收集衍射數(shù)據(jù)的收集 2.衍射儀衍射儀 3.儀器操作條件的選擇儀器操作條件的選擇 4.多晶多晶X射線衍

58、射譜圖射線衍射譜圖1.衍射數(shù)據(jù)的收集衍射數(shù)據(jù)的收集 照相法照相法 20世紀世紀50年代前年代前 衍射儀法衍射儀法 20世紀世紀50年代后年代后2. 衍射儀衍射儀 主要由三部分組成：主要由三部分組成： X射線發(fā)生單元射線發(fā)生單元 衍射角測定單元衍射角測定單元 X射線強度記錄單元射線強度記錄單元3. 儀器操作條件的選擇（粉末儀器操作條件的選擇（粉末X射線衍射）射線衍射） 靶的選擇靶的選擇 Cu、Fe、Cr、Co或或Mo X射線管電流、電壓的選擇射線管電流、電壓的選擇 Ii（VV0）nI X射線強度射線強度 i電流電流V外加電壓外加電壓 V0X射線管靶的激發(fā)電位射線管靶的激發(fā)電位n常數(shù)常數(shù)Cu靶，外

59、加電壓一般為靶，外加電壓一般為3040kV，電流，電流1040mA 狹縫的選擇狹縫的選擇 發(fā)射狹縫，通常選發(fā)射狹縫，通常選1 受光狹縫，通常選受光狹縫，通常選0.15mm或或0.3mm 散射狹縫，通常選散射狹縫，通常選1 so11ar狹縫，一般固定不變狹縫，一般固定不變 掃描速度掃描速度 掃描速度越快，分辨率及掃描速度越快，分辨率及X射線強度越低射線強度越低 通常為通常為2 10 min 測角范圍測角范圍 Cu靶測定時，大多數(shù)物質可選靶測定時，大多數(shù)物質可選2在在4 80 范圍范圍內掃描內掃描 角度修正角度修正 測試已知結構的完美晶體標樣。如高純硅測試已知結構的完美晶體標樣。如高純硅（99.9

60、99），按試樣測試方法，測定其衍射），按試樣測試方法，測定其衍射圖圖 將測出各衍射峰的將測出各衍射峰的2值與標準值與標準2值比較，算出值比較，算出差值，并進行儀器校正差值，并進行儀器校正4. 多晶多晶X射線衍射譜圖射線衍射譜圖 2.1 晶體幾何學基本知識晶體幾何學基本知識 2.2 X射線的產(chǎn)生射線的產(chǎn)生 2.3 X射線衍射的基本原理射線衍射的基本原理 2.4 X衍射粉末衍射技術衍射粉末衍射技術 2.5 物相分析物相分析 2.6 定量相分析定量相分析 2.7 晶胞參數(shù)測定晶胞參數(shù)測定 2.8 線寬法測平均晶粒大小線寬法測平均晶粒大小 2.9 原位高溫原位高溫XRD第二章第二章 多晶多晶X X射線衍射法射線衍射法