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X射線衍射儀是研究物質(zhì)的物相和晶體結(jié)構(gòu)的主要儀器
X射線衍射儀是研究物質(zhì)的物相和晶體結(jié)構(gòu)的主要儀器。當(dāng)某物質(zhì)(晶體或非晶體)進行衍射分析時,該物質(zhì)被X射線照射產(chǎn)生不同程度的衍射現(xiàn)象,物質(zhì)組成、晶型、分子內(nèi)成鍵方式、分子的構(gòu)型、構(gòu)象等決定該物質(zhì)產(chǎn)生*的衍射圖譜。X射線衍射方法具有不損傷樣品、無污染、快捷、測量精度高、能得到有關(guān)晶體完整性的大量信息等優(yōu)點。因此,X射線衍射分析法作為材料結(jié)構(gòu)和成分分析的一種現(xiàn)代科學(xué)方法,已逐步在各學(xué)科研究和生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。
X射線衍射儀原理:
X射線同無線電波、可見光、紫外線等一樣,本質(zhì)上都屬于電磁波,只是彼此之間占據(jù)不同的波長范圍而已。X射線的波長較短,大約在10-8~10-10cm之間。X射線分析儀器上通常使用的X射線源是X射線管,這是一種裝有陰陽極的真空封閉管,在管子兩極間加上高電壓,陰極就會發(fā)射出高速電子流撞擊金屬陽極靶,從而產(chǎn)生X射線。當(dāng)X射線照射到晶體物質(zhì)上,由于晶體是由原子規(guī)則排列成的晶胞組成,這些規(guī)則排列的原子間距離與入射X射線波長有相同數(shù)量級,故由不同原子散射的X射線相互干涉,在某些特殊方向上產(chǎn)生強X射線衍射,衍射線在空間分布的方位和強度,與晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)不同的晶體物質(zhì)具有自己*的衍射樣,這就是X射線衍射的基本原理。
當(dāng)一個外來電子將K層的一個電子擊出成為自由電子(二次電子),這是原子就處于高能的不穩(wěn)定狀態(tài),必然自發(fā)地向穩(wěn)態(tài)過渡。此時位于外層較高能量的L層電子可以躍遷到K層。能量差ΔE=EL-EK=hν將以X射線的形式放射出去,其波長λ=h/ΔE必然是個僅僅取決于原子序數(shù)的常數(shù)。這種由L→K的躍遷產(chǎn)生的X射線我們稱為Kα輻射,同理還有Kβ輻射,Kγ輻射。不過應(yīng)當(dāng)知道離開原子核越遠的軌道產(chǎn)生躍遷的幾率越小,所以高次輻射的強度也將越來越小。
X射線衍射儀主要應(yīng)用于包括金屬和合金等樣品的物相定性或定量分析,晶體結(jié)構(gòu)分析,材料的織構(gòu)分析,宏觀應(yīng)力或微觀應(yīng)力的測定,晶粒大小測定,結(jié)晶度測定等。廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、科研、航空航天、教學(xué)、材料生產(chǎn)等領(lǐng)域。