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1、第第 5 章章 单晶体的研究方法单晶体的研究方法 分析的对象是一粒单晶体，如一粒砂糖或一分析的对象是一粒单晶体，如一粒砂糖或一粒盐。在一粒单晶体中原子或原子团均是周期排粒盐。在一粒单晶体中原子或原子团均是周期排列的。将列的。将X X射线射到一粒单晶体上会发生衍射，射线射到一粒单晶体上会发生衍射，对衍射线进行分析可以解析出原子在晶体中的排对衍射线进行分析可以解析出原子在晶体中的排列规律列规律即解出晶体结构。即解出晶体结构。材料的性能与晶体的结构密切相关，如金刚材料的性能与晶体的结构密切相关，如金刚石和石墨都是由纯碳构成的，由于它们的晶体结石和石墨都是由纯碳构成的，由于它们的晶体结构不同就有着截然
2、不同的性质。构不同就有着截然不同的性质。晶体晶体晶胞形状和大小的表示方法晶胞形状和大小的表示方法 在晶胞中任意指定一个结点为原点，由原点引出3个向量 a,b,ca,b,c。将这3 个向量叫晶轴，它可以唯一的确定晶胞的大小和形状。也可以用晶轴的长度 a,b,c以及相应夹角，来表示。晶胞的表示方法晶格晶格空间点阵示意图bb（，）（，）（，）（，）（，）（，）2 维点阵平面 a a（，）（，）若将一束单色X射线射到一粒静止的单晶体上，入射线与晶粒内的各晶面族都有一定的交角，其中只有很少数的晶面能符合布拉格公式而发生衍射。如何才能使各晶面族都发生衍射呢？n n劳埃法：以连续X射线照射不动的单晶体样品，
3、并用平板底片记录衍射信息的衍射方法 n n转晶法：单色X射线照射转动的单晶体样品，并用圆筒底片记录衍射信息的衍射方法n n单晶X射线衍射仪四圆衍射仪法四圆衍射仪法四圆衍射仪法 入射光和探测器在一个平面内（称赤道平面）入射光和探测器在一个平面内（称赤道平面）,晶体晶体位于入射光与探测器的轴线的交点，探测器可在此平面内位于入射光与探测器的轴线的交点，探测器可在此平面内绕交点旋转，因此只有那些法线在此平面内的晶面族才可绕交点旋转，因此只有那些法线在此平面内的晶面族才可能通过样品和探测器的旋转在适当位置发生衍射并被记录。能通过样品和探测器的旋转在适当位置发生衍射并被记录。如何让那些法线不在赤道平面内的
4、面族也会发生衍射并能如何让那些法线不在赤道平面内的面族也会发生衍射并能被记录呢？办法是让晶体作三维旋转，有可能将那些不在被记录呢？办法是让晶体作三维旋转，有可能将那些不在赤道平面内的晶面族法线转到赤道平面内，让其发生衍射，赤道平面内的晶面族法线转到赤道平面内，让其发生衍射，四圆衍射仪正是按此要求设计的。四圆衍射仪正是按此要求设计的。四圆衍射仪的构成示意图四圆衍射仪的构成示意图 四圆测角仪是四圆测角仪是通过在三维空间通过在三维空间上转动晶体使所上转动晶体使所有的面都符合布有的面都符合布拉格公式而发生拉格公式而发生反射，从而获得反射，从而获得每一个衍射点的每一个衍射点的衍射角和强度。衍射角和强度。
5、四圆共有四圆共有3 3个轴，这个轴，这三个轴与入三个轴与入X X射线在空间射线在空间上交于一点，晶体安放在上交于一点，晶体安放在交点上。除三个轴以外，交点上。除三个轴以外，测角仪还有一个实验坐标测角仪还有一个实验坐标系，其原点为各轴的交点，系，其原点为各轴的交点，采取右手坐标系，当各圆采取右手坐标系，当各圆处于零位时，取处于零位时，取、和、和22圆的轴为圆的轴为Z Z轴，入射轴，入射X X射射线方向为线方向为X X轴，按右手定轴，按右手定则，在则，在229090度的方向度的方向为为Y Y轴轴 各圆和实验坐标（各圆和实验坐标（XL,YL,ZLXL,YL,ZL）的关系）的关系 四圆衍射仪法四圆衍射仪法主要用途主要用途n n测定晶体结构n n晶体对称性n n研究未知晶体