1、武汉理工大学资环学院管俊芳 1 第一部分X射线衍射分析 武汉理工大学资环学院管俊芳 2 第四章 衍射强度和衍射方法 4粉晶X射线衍射仪方法5衍射数据的获得6衍射线条的指标化 武汉理工大学资环学院管俊芳 3 3粉晶X射线照相方法 武汉理工大学资环学院管俊芳 4 3粉晶X射线照相方法 武汉理工大学资环学院管俊芳 5 4粉晶X射线衍射仪方法 1 方法原理 与德拜照相法基本一致 只是把粉末柱换成了平板状样品 把底片换成了测角仪 武汉理工大学资环学院管俊芳 6 4粉晶X射线衍射仪方法 2 衍射原理解释 武汉理工大学资环学院管俊芳 7 4粉晶X射线衍射仪方法 3 与照相方法相比 照相法是在整个圆周记录 因
2、此每一对弧线对应的角度是4 0 360 而衍射仪法则只在半圆周上记录 因此对应的角度为2 0 180 武汉理工大学资环学院管俊芳 8 4粉晶X射线衍射仪方法 4 照相法底片与衍射仪图谱的对应关系 武汉理工大学资环学院管俊芳 9 4粉晶X射线衍射仪方法 5 聚焦法原理使得平板状样品产生类似于照相法的点 柱 状样品的衍射效果 光源 样品 探测器处于一个大园上 在弧段AB中的任一点上能发生衍射的同一组面网产生的衍射都应汇聚在该圆周上的同一点J上 不同面网的衍射线则分别聚焦于该圆周上不同的点上 武汉理工大学资环学院管俊芳 10 4粉晶X射线衍射仪方法 6 X射线粉末衍射仪中平板样品的聚焦的进一步解释
3、武汉理工大学资环学院管俊芳 11 4粉晶X射线衍射仪方法 7 在衍射仪探测衍射信号的时候 为了使聚焦园始终存在 探测器与入射线夹角为2 样品与入射线夹角为 武汉理工大学资环学院管俊芳 12 4粉晶X射线衍射仪方法 8 粉晶X射线衍射仪由 A X射线发生器B 测角仪C X射线强度测量系统D 以及衍射仪自动控制与衍射数据采集 处理系统四大部分组成 武汉理工大学资环学院管俊芳 13 4粉晶X射线衍射仪方法 9 粉晶X射线衍射仪的构成方块图 武汉理工大学资环学院管俊芳 14 4粉晶X射线衍射仪方法 10 粉晶X射线衍射仪外观 武汉理工大学资环学院管俊芳 15 4粉晶X射线衍射仪方法 11 X射线发生器
4、 是高稳定度的 它由X射线管 高压发生器 管压管流稳定电路和各种保护电路等部分组成 武汉理工大学资环学院管俊芳 16 4粉晶X射线衍射仪方法 12 测角仪 光路系统 武汉理工大学资环学院管俊芳 17 4粉晶X射线衍射仪方法 13 强度测量系统 常用于X射线检测的检测器有 Geiger Muller检测器 GC 正比检测器 PC 和NaI Tl 闪烁检测器 SC 功能 把X射线的强度信号转化成物理的数字信号 武汉理工大学资环学院管俊芳 18 4粉晶X射线衍射仪方法 14 衍射仪自动控制与衍射数据采集 处理系统 控制 扫描速度 扫描范围 扫描速度 角度校正 测角仪转动等 衍射数据处理分析系统由一些
5、常用的衍射图处理程序集成 主要有6项 1 图谱处理 2 寻峰 3 求面积 重心 积分宽 4 减背景 5 衍射图比较 多重衍射图的叠合显示 6 平滑处理 武汉理工大学资环学院管俊芳 19 4粉晶X射线衍射仪方法 15 衍射图谱处理过程示例 1 原始图谱 2 平滑以后 3 去掉背景 4 标注峰位 5 图谱比较 武汉理工大学资环学院管俊芳 20 4衍射数据的获得 1 衍射数据 面网间距 d 衍射强度 I 但由于无法真正获得绝对的衍射强度数据 因为不同的晶体尺寸 不同的光源特征 不同的仪器种类 所获得的实测衍射强度是完全不可比较的 因此在记录衍射强度的时候 按相对强度记录 I Io 武汉理工大学资环学
6、院管俊芳 21 4衍射数据的获得 2 照相方法 得到一张德拜图 并从德拜图可以获得如下数据 1 d按计算获得 布拉格方程式 2 I Io用目测的方法估计得到 武汉理工大学资环学院管俊芳 22 4衍射数据的获得 3 衍射仪方法 得到一张衍射图谱 并经过处理以后同时得到一张数据表 武汉理工大学资环学院管俊芳 23 4衍射数据的获得 4 武汉理工大学资环学院管俊芳 24 4衍射线条的指标化 1 指标化方法 等轴晶系 中级晶族 四方 斜方 六方 一般可以经过计算的方法 根据粉末衍射的数据可以求出各衍射线的指数 低级晶族 单斜 三斜 则一般无法计算出 必须从单晶结构分析得出 下面举例说明 武汉理工大学资
7、环学院管俊芳 25 4衍射线条的指标化 2 含义 求出各衍射线条的衍射指数应用 1 用粉末衍射法计算晶胞参数2 鉴定衍射线条中有无杂线 即确定是否含杂质3 确定一些与物质结构有关的信息 武汉理工大学资环学院管俊芳 26 4衍射线条的指标化 3 例如 等轴晶系 根据面网间距的计算公式 有 h2 k2 l2 a2 d2 武汉理工大学资环学院管俊芳 27 4衍射线条的指标化 3 等轴晶系 当晶胞大小已知时 例如a 6 2921 武汉理工大学资环学院管俊芳 28 4衍射线条的指标化 4 等轴晶系 当晶胞大小未知时 用尝试法 武汉理工大学资环学院管俊芳 29 4衍射线条的指标化 5 其他晶系 由于未知的
8、参数增多 在晶胞参数已知的情况下尚可进行指标化 在完全未知的情况下 对于比较高对称性的 还可以计算出指标数值 而对于对称低的则基本无法计算 武汉理工大学资环学院管俊芳 30 4衍射线条的指标化 6 衍射指数的应用 确定空间格子类型 等轴为例 根据不同格子类型的消光规律 武汉理工大学资环学院管俊芳 31 4衍射线条的指标化 7 h2 k2 l2 立方原始 1 2 3 4 5 6 8 9 缺7 15 23等 立方体心 2 4 6 8 10 12 14 16 18 立方面心 3 4 8 11 12 16 19 29 武汉理工大学资环学院管俊芳 32 4衍射线条的指标化 8 武汉理工大学资环学院管俊芳 33 4衍射线条的指标化 9 F P 武汉理工大学资环学院管俊芳 34 作业 使用CuK 射线 波长 1 5418A 对等轴晶系的氯化钠粉末进行X射线衍射 得到的衍射峰的位置分别是 2 27 45 31 80 45 60 54 05 56 70 66 50 73 30 75 60 84 30试将上述衍射峰进行指标化 并判定其空间格子类型 用CuK 射线 对于下列结构的物质进行粉末衍射 试预测随着衍射角度的增加次序 衍射图上开始出现的三个衍射峰的2 值和对应的hkl值 1 立方原始a 3 00 2 立方面心a 5 628 3 四方原始a 2 00 c 3 00
