x射線衍射實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)78012

1、X射線衍射實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)一.【實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙蟆繉W(xué)習(xí)了解X射線衍射儀的結(jié)構(gòu)和工作原理；掌握X射線衍射物相定性分析的方法和步驟；給定實(shí)驗(yàn)樣品，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，做出正確分析鑒定結(jié)果。三.【實(shí)驗(yàn)原理】根據(jù)晶體對(duì)X射線的衍射特征－衍射線的位置、強(qiáng)度及數(shù)量來(lái)鑒定結(jié)晶物質(zhì)之物相的方法，就是X射線物相分析法。每一種結(jié)晶物質(zhì)都有各自獨(dú)特的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)。沒(méi)有任何兩種物質(zhì)，它們的晶胞大小、質(zhì)點(diǎn)種類及其在晶胞中的排列方式是完全一致的。因此，當(dāng)X射線被晶體衍射時(shí)

2、，每一種結(jié)晶物質(zhì)都有自己獨(dú)特的衍射花樣，它們的特征可以用各個(gè)衍射晶面間距d和衍射線的相對(duì)強(qiáng)度I／I1來(lái)表征。其中晶面間距d與晶胞的形狀和大小有關(guān)，相對(duì)強(qiáng)度則與質(zhì)點(diǎn)的種類及其在晶胞中的位置有關(guān)。所以任何一種結(jié)晶物質(zhì)的衍射數(shù)據(jù)d和I／I1是其晶體結(jié)構(gòu)的必然反映，因而可以根據(jù)它們來(lái)鑒別結(jié)晶物質(zhì)的物相。四.【實(shí)驗(yàn)儀器】本實(shí)驗(yàn)使用的儀器是DmaxRBX射線衍射儀(日本理學(xué)制造)。X射線衍射儀主要由X射線發(fā)生器（X射線管）、測(cè)角儀、X射線探測(cè)器、計(jì)

3、算機(jī)控制處理系統(tǒng)等組成。衍射儀的結(jié)構(gòu)如下圖所示。1.X射線管X射線管主要分密閉式和可拆卸式兩種。廣泛使用的是密閉式由陰極燈絲、陽(yáng)極、聚焦罩等組成功率大部分在1～2千瓦?？刹鹦妒絏射線管又稱旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極靶其功率比密閉式大許多倍一般為12～60千瓦。常用的X射線靶材有W、Ag、Mo、Ni、Co、Fe、Cr、Cu等。X射線管線焦點(diǎn)為110平方毫米取出角為3～6度。選擇陽(yáng)極靶的基本要求：盡可能避免靶材產(chǎn)生的特征X射線激發(fā)樣品的熒光輻射，以降低衍射花

4、樣的背底，使圖樣清晰。目按幾何級(jí)數(shù)劇增(約106倍)，最后輸出幾個(gè)毫伏的脈沖。4.計(jì)算機(jī)控制、處理裝置DmaxRB衍射儀主要操作都由計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)完成，掃描操作完成后，衍射原始數(shù)據(jù)自動(dòng)存入計(jì)算機(jī)硬盤(pán)中供數(shù)據(jù)分析處理。數(shù)據(jù)分析處理包括平滑點(diǎn)的選擇、背底扣除、自動(dòng)尋峰、d值計(jì)算，衍射峰強(qiáng)度計(jì)算等。五.【實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇】1.陽(yáng)極靶的選擇：選擇陽(yáng)極靶的基本要求：盡可能避免靶材產(chǎn)生的特征X射線激發(fā)樣品的熒光輻射，以降低衍射花樣的背底，使圖樣清晰。必

5、須根據(jù)試樣所含元素的種類來(lái)選擇最適宜的特征X射線波長(zhǎng)(靶)。當(dāng)X射線的波長(zhǎng)稍短于試樣成分元素的吸收限時(shí)，試樣強(qiáng)烈地吸收X射線，并激發(fā)產(chǎn)生成分元素的熒光X射線，背底增高。其結(jié)果是峰背比(信噪比)P／B低(P為峰強(qiáng)度，B為背底強(qiáng)度)，衍射圖譜難以分清。X射線衍射所能測(cè)定的d值范圍，取決于所使用的特征X射線的波長(zhǎng)。X射線衍射所需測(cè)定的d值范圍大都在1nm至0.1nm之間。為了使這一范圍內(nèi)的衍射峰易于分離而被檢測(cè)，需要選擇合適波長(zhǎng)的特征X射線。

6、一般測(cè)試使用銅靶，但因X射線的波長(zhǎng)與試樣的吸收有關(guān)，可根據(jù)試樣物質(zhì)的種類分別選用Co、Fe，或Cr靶。此外還可選用鉬靶，這是由于鉬靶的特征X射線波長(zhǎng)較短，穿透能力強(qiáng)，如果希望在低角處得到高指數(shù)晶面衍射峰，或?yàn)榱藴p少吸收的影響等，均可選用鉬靶。2.測(cè)角儀2.管電壓和管電流的選擇工作電壓設(shè)定為3～5倍的靶材臨界激發(fā)電壓。選擇管電流時(shí)功率不能超過(guò)X射線管額定功率，較低的管電流可以延長(zhǎng)X射線管的壽命。X射線管經(jīng)常使用的負(fù)荷(管壓和管流的乘積)選

7、為最大允許負(fù)荷的80％左右。但是，當(dāng)管壓超過(guò)激發(fā)電壓5倍以上時(shí)，強(qiáng)度的增加率將下降。所以，在相同負(fù)荷下產(chǎn)生X射線時(shí)，在管壓約為激發(fā)電壓5倍以內(nèi)時(shí)要優(yōu)先考慮管壓，在更高的管壓下其負(fù)荷可用管流來(lái)調(diào)節(jié)。靶元素的原子序數(shù)越大，激發(fā)電壓就越高。由于連續(xù)X射線的強(qiáng)度與管壓的平方呈正比，特征X射線與連續(xù)X射線的強(qiáng)度之比，隨著管壓的增加接近一個(gè)常數(shù)，當(dāng)管壓超過(guò)激發(fā)電壓的4～5倍時(shí)反而變小，所以，管壓過(guò)高，信噪比PB將降低，這是不可取得的。3.發(fā)散狹縫的