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1、 第第3章章X射线衍射方法射线衍射方法X射线衍射方法射线衍射方法 德拜法（德拜德拜法（德拜-谢乐法）谢乐法）照相法照相法 聚焦法聚焦法多晶体衍射方法多晶体衍射方法 针孔法针孔法 衍射仪法衍射仪法 劳埃（劳埃（LaueLaue）法法单晶体衍射方法单晶体衍射方法 周转晶体法周转晶体法 四圆衍射仪四圆衍射仪 3.1多晶体衍射方法多晶体衍射方法1、（粉末）照相法、（粉末）照相法 （粉末）照相法以光源（粉末）照相法以光源（X射线管）发出的单射线管）发出的单色光（特征色光（特征X射线，一般为射线，一般为K 射线）照射（粉末）射线）照射（粉末）多晶体（圆柱形）样品，用底片记录产生的衍射多晶体（圆柱形）样品，
2、用底片记录产生的衍射线。线。用其轴线与样品轴线重合的圆柱形底片记录用其轴线与样品轴线重合的圆柱形底片记录者称为德拜（者称为德拜（Debye）法；法；用平板底片记录者称为针孔法。用平板底片记录者称为针孔法。较早的较早的X射线衍射分析多采用照相法，而德拜射线衍射分析多采用照相法，而德拜法是常用的照相法，一般称照相法即指德拜法，法是常用的照相法，一般称照相法即指德拜法，德拜法照相装置称德拜相机德拜法照相装置称德拜相机 2.粉末法成像原理粉末法成像原理材料学科中运用材料学科中运用X射线衍射分析的主要目的是进行物射线衍射分析的主要目的是进行物相的分析以及组织结构的测定等。况且，大多数的材相的分析以及组织
3、结构的测定等。况且，大多数的材料是多晶质的。所以，在料是多晶质的。所以，在X射线衍射分析的三个主要方射线衍射分析的三个主要方法中我们最常用的是粉末法。这种方法最早是由德国法中我们最常用的是粉末法。这种方法最早是由德国的德拜和谢乐于的德拜和谢乐于1916年提出来的。年提出来的。粉末法的基本原理在第二章中已有简单的论述。粉粉末法的基本原理在第二章中已有简单的论述。粉末法故名思义，它样品是末法故名思义，它样品是“粉末粉末”，即样品是由细小，即样品是由细小的多晶质物质组成。理想的情况下，在样品中有无数的多晶质物质组成。理想的情况下，在样品中有无数个小晶粒（一般晶粒大小为个小晶粒（一般晶粒大小为1m，而
4、，而X射线照射的体射线照射的体积约为积约为1mm3，在这个体积内就有，在这个体积内就有109个晶粒），且个晶粒），且各个晶粒的方向是随机的，无规则的。或者说，各种各个晶粒的方向是随机的，无规则的。或者说，各种取向的晶粒都有。取向的晶粒都有。我们知道，当我们知道，当X射线照射到晶体上时，要产生射线照射到晶体上时，要产生衍射的必要条件是掠过角必须满足布拉格方程。衍射的必要条件是掠过角必须满足布拉格方程。由于晶体的晶面间距是固定的，采用单色由于晶体的晶面间距是固定的，采用单色X射射线照射时，线照射时，是也是固定的。因此，要使是也是固定的。因此，要使X射线射线产生衍射需通过改变产生衍射需通过改变角，以
5、创造满足布拉格角，以创造满足布拉格方程的条件。这可以通过转动晶体来实现。如方程的条件。这可以通过转动晶体来实现。如在旋转法中。在粉末法中是通过另一种方式来在旋转法中。在粉末法中是通过另一种方式来达到这个目的的。由于粉末法的试样中存在着达到这个目的的。由于粉末法的试样中存在着数量极多的各种取向的晶粒。因此，总有一部数量极多的各种取向的晶粒。因此，总有一部分晶粒的取向恰好使其（分晶粒的取向恰好使其（hkl）晶面正好满足布）晶面正好满足布拉格方程，因而产生衍射线。由于拉格方程，因而产生衍射线。由于这种取向的晶体在三维空间上都有。所这种取向的晶体在三维空间上都有。所以，产生的不仅仅是一条衍射线，而是以
6、，产生的不仅仅是一条衍射线，而是一个衍射锥。衍射锥的顶角为一个衍射锥。衍射锥的顶角为4。据此。据此，每一组具有一定晶面间距的晶面根据，每一组具有一定晶面间距的晶面根据它们的它们的d值分别产生各自的衍射锥，其值分别产生各自的衍射锥，其4角当然是不同的。一种晶体就形成自角当然是不同的。一种晶体就形成自己特有的一套衍射锥。我们可以通过各己特有的一套衍射锥。我们可以通过各种方法记录下衍射锥的位置，即种方法记录下衍射锥的位置，即角和角和它们的强度。它们的强度。根据记录方法的不同，粉末法分为二根据记录方法的不同，粉末法分为二大类，即照相法和衍射仪法。大类，即照相法和衍射仪法。3.13.1粉末衍射图的获得粉
7、末衍射图的获得1：照相法：照相法2：衍射仪法：衍射仪法2：衍射仪法：衍射仪法5050年代以前的年代以前的年代以前的年代以前的X X射线衍射分析，绝大多数射线衍射分析，绝大多数射线衍射分析，绝大多数射线衍射分析，绝大多数是用底片来记录衍射线的。后来，用各种是用底片来记录衍射线的。后来，用各种是用底片来记录衍射线的。后来，用各种是用底片来记录衍射线的。后来，用各种辐射探测器（即计数器）来进行记录已日辐射探测器（即计数器）来进行记录已日辐射探测器（即计数器）来进行记录已日辐射探测器（即计数器）来进行记录已日趋普遍。目前，专用的仪器趋普遍。目前，专用的仪器趋普遍。目前，专用的仪器趋普遍。目前，专用的仪
8、器XX射线衍射线衍射线衍射线衍射仪已广泛应用于科研部门及实验室，并射仪已广泛应用于科研部门及实验室，并射仪已广泛应用于科研部门及实验室，并射仪已广泛应用于科研部门及实验室，并在各主要领域中取代了照相法。衍射仪测在各主要领域中取代了照相法。衍射仪测在各主要领域中取代了照相法。衍射仪测在各主要领域中取代了照相法。衍射仪测量具有方便、快速、准确等优点，它是进量具有方便、快速、准确等优点，它是进量具有方便、快速、准确等优点，它是进量具有方便、快速、准确等优点，它是进行晶体结构分析的最主要设备。近年由于行晶体结构分析的最主要设备。近年由于行晶体结构分析的最主要设备。近年由于行晶体结构分析的最主要设备。近
9、年由于衍射仪与电子计算机的结合，使从操作、衍射仪与电子计算机的结合，使从操作、衍射仪与电子计算机的结合，使从操作、衍射仪与电子计算机的结合，使从操作、测量到数据处理已大体上实现了自动化，测量到数据处理已大体上实现了自动化，测量到数据处理已大体上实现了自动化，测量到数据处理已大体上实现了自动化，这就使衍射仪的威力得到更进一步的发挥。这就使衍射仪的威力得到更进一步的发挥。这就使衍射仪的威力得到更进一步的发挥。这就使衍射仪的威力得到更进一步的发挥。衍射仪的思想最早是由布拉格提出来的。衍射仪的思想最早是由布拉格提出来的。可以设想，在德拜相机的光学布置下，可以设想，在德拜相机的光学布置下，若有个仪器能接
10、受衍射线并记录。那么，若有个仪器能接受衍射线并记录。那么，让它绕试样旋转一周，同时记录下旋转让它绕试样旋转一周，同时记录下旋转角和角和X射线的强度，就可以得到等同于射线的强度，就可以得到等同于德拜图的效果。德拜图的效果。X射线衍射仪由射线衍射仪由X射线发生器、测角仪、射线发生器、测角仪、X射线探测器、记录单元或自动控制单射线探测器、记录单元或自动控制单元等部分组成。下面以学院购置于元等部分组成。下面以学院购置于2006年的荷兰菲利浦公司的年的荷兰菲利浦公司的XPertPro型型X射线粉末衍射仪为例，介绍衍射线粉末衍射仪为例，介绍衍射仪结构与工作原理。射仪结构与工作原理。X射线衍射仪的结构1：X
11、射线测角仪测角仪是测角仪是测角仪是测角仪是X X X X射线衍射仪的核心部分射线衍射仪的核心部分射线衍射仪的核心部分射线衍射仪的核心部分 。C-C-C-C-计数管计数管计数管计数管 D-D-D-D-样品样品样品样品 E-E-E-E-支架支架支架支架 F-F-F-F-接收接收接收接收(狭缝狭缝狭缝狭缝)光栏光栏光栏光栏 G-G-G-G-大转大转大转大转盘盘盘盘(测角仪圆测角仪圆测角仪圆测角仪圆)H-)H-)H-)H-样品台样品台样品台样品台 M-M-M-M-入射光栏入射光栏入射光栏入射光栏 O-O-O-O-测角仪中心测角仪中心测角仪中心测角仪中心 S-S-S-S-管靶焦斑管靶焦斑管靶焦斑管靶焦斑
12、 测测 角角 仪仪X射线衍射仪聚焦原理射线衍射仪聚焦原理狭缝系统：由一组狭缝光阑和梭拉光阑狭缝系统：由一组狭缝光阑和梭拉光阑组成（图组成（图3-32）。）。狭缝光阑：发散狭缝狭缝光阑：发散狭缝a，防散射狭缝，防散射狭缝b和接收狭缝和接收狭缝f。主要用于控制。主要用于控制X射线的射线的在在水平方向水平方向的发散。的发散。梭拉光阑：梭拉光阑：S1、S2。由一组水平排列。由一组水平排列的金属薄片组成，用于控制的金属薄片组成，用于控制X射线在射线在垂垂直方向直方向的发散。的发散。滤波片：滤掉滤波片：滤掉K射线，让射线，让K射线通过。射线通过。X射线探测器射线探测器衍射仪的衍射仪的X射线探测器为计数管。
13、它是根射线探测器为计数管。它是根据据X射线光子的计数来探测衍射线是存在与射线光子的计数来探测衍射线是存在与否以及它们的强度。它与检测记录装置一起否以及它们的强度。它与检测记录装置一起代替了照相法中底片的作用。其主要作用是代替了照相法中底片的作用。其主要作用是将将X射线信号变成电信号。探测器的有不同射线信号变成电信号。探测器的有不同的种类。有使用气体的的种类。有使用气体的正比计数器正比计数器和和盖革计盖革计数器数器和固体的和固体的闪烁计数器闪烁计数器和和硅探测器硅探测器。目前。目前最常用的是闪烁计数器，在要求定量关系较最常用的是闪烁计数器，在要求定量关系较为准确的场合下一般使用正比计数器。盖革为
14、准确的场合下一般使用正比计数器。盖革计数器现在已经很少用了。计数器现在已经很少用了。固体探测器，也称为半导体探测器，采用半导体原理与技术，研制的锂漂移硅Si（Li）或锂漂移锗Ge（Li）固体探测器，固体探测器能量分辨率好，X光子产生的电子数多。固体探测器是单点探测器，也就是说，在某一时候，它只能测定一个方向上的衍射强度。如果要测不止一个方向上的衍射强度，就要作扫描，即要一个点一个点地测，扫描法是比较费时间。现已发展出一些一维的（线型）和二维（面型）阵列探测器来满足此类快速、同时多点测量的实验要求。所谓阵列探测器就是将许多小尺寸（如50m）的固体探测器规律排列在一条直线上或一个平面上，构成线型或
15、平面型阵列式探测器。阵列探测器一般用硅二极管制作。这种一维的（线型）或二维的（面型）阵列探测器，既能同时分别记录到达不同位置上的X射线的能量和数量，又能按位置输出到达的X射线强度的探测器。阵列探测器不但能量分辨率好，灵敏度高，且大大提高探测器的扫描速度，特别适用于X射线衍射原位分析。X射线检测记录装置射线检测记录装置这一装置的作用是把从计数管输送来的脉冲信号进行适当的处理，并将结果加以显示或记录。它由一系列集成电路或晶体管电路组成。其典型的装置如图所示。目前的衍射仪都用计算机将这些信号进行自动处理。目前的衍射仪都用计算机将这些信号进行自动处理。目前的衍射仪都用计算机将这些信号进行自动处理。目前
16、的衍射仪都用计算机将这些信号进行自动处理。如福州大学材料学院的日本岛津如福州大学材料学院的日本岛津如福州大学材料学院的日本岛津如福州大学材料学院的日本岛津XD-5AXD-5A型型型型X X射线粉末射线粉末射线粉末射线粉末衍射仪经过改造，可由计算机控制和设定参数，以及衍射仪经过改造，可由计算机控制和设定参数，以及衍射仪经过改造，可由计算机控制和设定参数，以及衍射仪经过改造，可由计算机控制和设定参数，以及图谱记录、处理。下图是计算机记录的图谱，横坐标图谱记录、处理。下图是计算机记录的图谱，横坐标图谱记录、处理。下图是计算机记录的图谱，横坐标图谱记录、处理。下图是计算机记录的图谱，横坐标为衍射峰位置
17、为衍射峰位置为衍射峰位置为衍射峰位置22角，纵坐标为衍射峰强度的光子数量，角，纵坐标为衍射峰强度的光子数量，角，纵坐标为衍射峰强度的光子数量，角，纵坐标为衍射峰强度的光子数量，以以以以cpscps表示。表示。表示。表示。试样制备试样制备在粉晶衍射仪法中，样品制作上的差异，对于衍射结果所产在粉晶衍射仪法中，样品制作上的差异，对于衍射结果所产在粉晶衍射仪法中，样品制作上的差异，对于衍射结果所产在粉晶衍射仪法中，样品制作上的差异，对于衍射结果所产生的影响，要比在照相法中大得多。因此，制备合乎要求的样生的影响，要比在照相法中大得多。因此，制备合乎要求的样生的影响，要比在照相法中大得多。因此，制备合乎要
18、求的样生的影响，要比在照相法中大得多。因此，制备合乎要求的样品，是粉晶衍射仪技术中重要的一环品，是粉晶衍射仪技术中重要的一环品，是粉晶衍射仪技术中重要的一环品，是粉晶衍射仪技术中重要的一环。1 1、制备样品的方法、制备样品的方法、制备样品的方法、制备样品的方法1 1）样品的制备方法）样品的制备方法）样品的制备方法）样品的制备方法与照相法的粉末试样制备一样，试样中晶体微粒的与照相法的粉末试样制备一样，试样中晶体微粒的与照相法的粉末试样制备一样，试样中晶体微粒的与照相法的粉末试样制备一样，试样中晶体微粒的线性大小以在线性大小以在线性大小以在线性大小以在1010-3-3mmmm数量级为宜，对无机非金
19、属样数量级为宜，对无机非金属样数量级为宜，对无机非金属样数量级为宜，对无机非金属样品，可以将它们放在玛瑙研钵中研细至用手指搓摸无品，可以将它们放在玛瑙研钵中研细至用手指搓摸无品，可以将它们放在玛瑙研钵中研细至用手指搓摸无品，可以将它们放在玛瑙研钵中研细至用手指搓摸无颗粒感时即可。金属或合金试样用锉刀挫成粉末。所颗粒感时即可。金属或合金试样用锉刀挫成粉末。所颗粒感时即可。金属或合金试样用锉刀挫成粉末。所颗粒感时即可。金属或合金试样用锉刀挫成粉末。所需的样品量比照相法要多，大约在需的样品量比照相法要多，大约在需的样品量比照相法要多，大约在需的样品量比照相法要多，大约在1 1克左右。克左右。克左右。
20、克左右。与照相法不同的是在粉晶衍射仅技术中通常都采用与照相法不同的是在粉晶衍射仅技术中通常都采用与照相法不同的是在粉晶衍射仅技术中通常都采用与照相法不同的是在粉晶衍射仅技术中通常都采用平板状样品。样品板为一表面平整光滑的矩形玻璃板，平板状样品。样品板为一表面平整光滑的矩形玻璃板，平板状样品。样品板为一表面平整光滑的矩形玻璃板，平板状样品。样品板为一表面平整光滑的矩形玻璃板，其上开有一个矩形（也有为圆形）的窗孔或不穿透的其上开有一个矩形（也有为圆形）的窗孔或不穿透的其上开有一个矩形（也有为圆形）的窗孔或不穿透的其上开有一个矩形（也有为圆形）的窗孔或不穿透的凹槽。制样的方法有多种：凹槽。制样的方法
21、有多种：凹槽。制样的方法有多种：凹槽。制样的方法有多种：A、将样品粉末填入样品板的窗孔或凹槽内，、将样品粉末填入样品板的窗孔或凹槽内，捣实并适当压紧，然后将高出样品极表捣实并适当压紧，然后将高出样品极表面的多余部分用专用抹刀抹去即可。制面的多余部分用专用抹刀抹去即可。制作时一般不需和胶，只要样品粉末足够作时一般不需和胶，只要样品粉末足够细，压紧适度，粉末即不会掉下。这种细，压紧适度，粉末即不会掉下。这种制样法制样简单，所需样品少，但容易制样法制样简单，所需样品少，但容易产生样品的择优取向。产生样品的择优取向。B、使用带窗孔的样品板，制样时可使样品、使用带窗孔的样品板，制样时可使样品板的正面朝下
22、，其下垫置一块表面平整板的正面朝下，其下垫置一块表面平整光滑的厚玻璃板，装入粉末，用刀尖将光滑的厚玻璃板，装入粉末，用刀尖将粉末捣实，再经适当压紧后即成。这种粉末捣实，再经适当压紧后即成。这种方法所需的样品数量较多。也会产生一方法所需的样品数量较多。也会产生一定的择优取向定的择优取向。C C、粉末衍射标准联合委员会采用美国国家标准局、粉末衍射标准联合委员会采用美国国家标准局、粉末衍射标准联合委员会采用美国国家标准局、粉末衍射标准联合委员会采用美国国家标准局（NBSNBS）19711971年提出的如下制样方法，以避免样品的年提出的如下制样方法，以避免样品的年提出的如下制样方法，以避免样品的年提出
23、的如下制样方法，以避免样品的择尤取向。它的样品板上所开的矩形槽一直延至左侧边择尤取向。它的样品板上所开的矩形槽一直延至左侧边择尤取向。它的样品板上所开的矩形槽一直延至左侧边择尤取向。它的样品板上所开的矩形槽一直延至左侧边缘（图缘（图缘（图缘（图4 411A11A）。装样时用一平玻片盖于样品板表面）。装样时用一平玻片盖于样品板表面）。装样时用一平玻片盖于样品板表面）。装样时用一平玻片盖于样品板表面上，用夹子把两者夹住，从而在两者之间形成一段空心上，用夹子把两者夹住，从而在两者之间形成一段空心上，用夹子把两者夹住，从而在两者之间形成一段空心上，用夹子把两者夹住，从而在两者之间形成一段空心墙。然后使
24、样品板侧向竖立，让样品粉末自由落下而装墙。然后使样品板侧向竖立，让样品粉末自由落下而装墙。然后使样品板侧向竖立，让样品粉末自由落下而装墙。然后使样品板侧向竖立，让样品粉末自由落下而装入矩形孔所形成的空心墙内（南大图入矩形孔所形成的空心墙内（南大图入矩形孔所形成的空心墙内（南大图入矩形孔所形成的空心墙内（南大图4 411B11B）。最后）。最后）。最后）。最后放平样品板，小心地移去其上所复盖的玻片，样品即可放平样品板，小心地移去其上所复盖的玻片，样品即可放平样品板，小心地移去其上所复盖的玻片，样品即可放平样品板，小心地移去其上所复盖的玻片，样品即可使用。这种方法能较好的消除择优取向。但实际中不易
25、使用。这种方法能较好的消除择优取向。但实际中不易使用。这种方法能较好的消除择优取向。但实际中不易使用。这种方法能较好的消除择优取向。但实际中不易操作。操作。操作。操作。以上介绍的是平板式试样制备的基本以上介绍的是平板式试样制备的基本方法。对一些特殊的样品可采用相似的方法。对一些特殊的样品可采用相似的方法，如当样品根少时，可将粉末和胶方法，如当样品根少时，可将粉末和胶调匀徐在平玻片上制成。调匀徐在平玻片上制成。对一些多晶对一些多晶质的固体样品，如果其中的晶粒足够细，质的固体样品，如果其中的晶粒足够细，也可不必研磨成粉末。只要切磨出一个也可不必研磨成粉末。只要切磨出一个平整的面，且样品的大小合适即
26、可。如平整的面，且样品的大小合适即可。如一些金属块、陶瓷片。一些金属块、陶瓷片。2）制样中应注意的问题）制样中应注意的问题A、样品样品粉末的粗细：样品的粗细对、样品样品粉末的粗细：样品的粗细对衍射峰的强度有很大的影响。要使样品衍射峰的强度有很大的影响。要使样品晶粒的平均粒径在晶粒的平均粒径在5m左右，以保证有左右，以保证有足够的晶粒参与衍射。足够的晶粒参与衍射。B、样品的择优取向：具有片状或柱状完全、样品的择优取向：具有片状或柱状完全解理的样品物质，其粉末一般都呈细片状解理的样品物质，其粉末一般都呈细片状或细律状，在制作样品过程中易于形成择或细律状，在制作样品过程中易于形成择尤取向，从而引起各
27、衍射峰之间的相对强尤取向，从而引起各衍射峰之间的相对强度发生明显变化，有的甚至是成倍地变化。度发生明显变化，有的甚至是成倍地变化。对于此类物质，要想完全避免样品中粉末对于此类物质，要想完全避免样品中粉末的择尤取向，往往是难以做到的。不过，的择尤取向，往往是难以做到的。不过，对粉末进行长时间（例如达半小时）的研对粉末进行长时间（例如达半小时）的研磨，使之尽量细碎；制样时尽量轻压，或磨，使之尽量细碎；制样时尽量轻压，或采用上述采用上述NBS的装样方法；必要时还可在的装样方法；必要时还可在样品粉末中掺和等体积的细粒硅胶：这些样品粉末中掺和等体积的细粒硅胶：这些措施都能有助于减少择尤取向。措施都能有助
28、于减少择尤取向。3.衍射仪的工作方式衍射仪的工作方式 a.a.连续扫描连续扫描连续扫描连续扫描连续扫描图谱可方便地看出衍射线峰位，线形和相连续扫描图谱可方便地看出衍射线峰位，线形和相连续扫描图谱可方便地看出衍射线峰位，线形和相连续扫描图谱可方便地看出衍射线峰位，线形和相对强度等。这种工作方式其工作效率高，也具有一定对强度等。这种工作方式其工作效率高，也具有一定对强度等。这种工作方式其工作效率高，也具有一定对强度等。这种工作方式其工作效率高，也具有一定的分辨率、灵敏度和精确度，非常适合于大量的日常的分辨率、灵敏度和精确度，非常适合于大量的日常的分辨率、灵敏度和精确度，非常适合于大量的日常的分辨率
29、、灵敏度和精确度，非常适合于大量的日常物相分析物相分析物相分析物相分析工作。工作。工作。工作。连续扫描就是让连续扫描就是让连续扫描就是让连续扫描就是让试样和探测器以试样和探测器以试样和探测器以试样和探测器以1 1：2 2的角速度作的角速度作的角速度作的角速度作匀速圆周运动匀速圆周运动匀速圆周运动匀速圆周运动，在转动过程中同时将探测器依次所接，在转动过程中同时将探测器依次所接，在转动过程中同时将探测器依次所接，在转动过程中同时将探测器依次所接收到的各晶面衍射信号输入到记录系统或数据处理系收到的各晶面衍射信号输入到记录系统或数据处理系收到的各晶面衍射信号输入到记录系统或数据处理系收到的各晶面衍射信
30、号输入到记录系统或数据处理系统，从而获得的衍射图谱。上图即为连续扫描图谱。统，从而获得的衍射图谱。上图即为连续扫描图谱。统，从而获得的衍射图谱。上图即为连续扫描图谱。统，从而获得的衍射图谱。上图即为连续扫描图谱。能进行峰位测定、线形、相对强度测定，主要用于能进行峰位测定、线形、相对强度测定，主要用于能进行峰位测定、线形、相对强度测定，主要用于能进行峰位测定、线形、相对强度测定，主要用于物相的定量分析物相的定量分析物相的定量分析物相的定量分析工作。工作。工作。工作。CuSOCuSO4 4nHnH2 2Oat50Oat50 CandvaryinghumidityCandvaryinghumidit
31、yb.b.步进扫描步进扫描步进扫描步进扫描步进扫描又称阶梯扫描。步进扫描工作是不连步进扫描又称阶梯扫描。步进扫描工作是不连步进扫描又称阶梯扫描。步进扫描工作是不连步进扫描又称阶梯扫描。步进扫描工作是不连续的，试样每转动一定的角度续的，试样每转动一定的角度续的，试样每转动一定的角度续的，试样每转动一定的角度即停止，在这期间，即停止，在这期间，即停止，在这期间，即停止，在这期间，探测器等后续设备开始工作，并以定标器记录测定探测器等后续设备开始工作，并以定标器记录测定探测器等后续设备开始工作，并以定标器记录测定探测器等后续设备开始工作，并以定标器记录测定在此期间内衍射线的总计数，然后试样转动一定角在
32、此期间内衍射线的总计数，然后试样转动一定角在此期间内衍射线的总计数，然后试样转动一定角在此期间内衍射线的总计数，然后试样转动一定角度，重复测量，输出结果。图度，重复测量，输出结果。图度，重复测量，输出结果。图度，重复测量，输出结果。图3-343-34即为某一衍射峰即为某一衍射峰即为某一衍射峰即为某一衍射峰的步进扫描图形。的步进扫描图形。的步进扫描图形。的步进扫描图形。4.衍射线峰位的确定及衍射线积分强度衍射线峰位的确定及衍射线积分强度的测量的测量a.衍射线峰位确定衍射线峰位确定峰位确定主要有峰位确定主要有3种方法：种方法：图形法、曲线图形法、曲线近似法和重心法近似法和重心法图形法：图形法：峰顶
33、法、切线法、半高宽中点法、峰顶法、切线法、半高宽中点法、7/8高高度法、中点连线法度法、中点连线法n nA A、峰顶法：以衍射峰的峰顶位置作为衍射、峰顶法：以衍射峰的峰顶位置作为衍射峰的峰的22位置。位置。B、交点法：在衍射峰两翼最近于直线的位置各引一条延长线，以它们的交点的位置作为衍射峰的2位置。n nC、中点法：以衍射峰的半高宽的中点作为衍射峰2位置。D：半高宽法：半高宽法：衍射强度的测量在衍射仪技术中，由定标器所测得的计数率是在衍射仪技术中，由定标器所测得的计数率是在衍射仪技术中，由定标器所测得的计数率是在衍射仪技术中，由定标器所测得的计数率是与衍射线的强度成线性关系的，这样的衍射强度与
34、衍射线的强度成线性关系的，这样的衍射强度与衍射线的强度成线性关系的，这样的衍射强度与衍射线的强度成线性关系的，这样的衍射强度称为绝对强度，其单位为称为绝对强度，其单位为称为绝对强度，其单位为称为绝对强度，其单位为cpscps，即每秒多少个计，即每秒多少个计，即每秒多少个计，即每秒多少个计数。但在大多情况下，特别是在物相分析工作中，数。但在大多情况下，特别是在物相分析工作中，数。但在大多情况下，特别是在物相分析工作中，数。但在大多情况下，特别是在物相分析工作中，只需要对比同一次扫描中所得到的各衍射峰之间只需要对比同一次扫描中所得到的各衍射峰之间只需要对比同一次扫描中所得到的各衍射峰之间只需要对比
35、同一次扫描中所得到的各衍射峰之间的相对强度。此时，以最强峰的强度作为的相对强度。此时，以最强峰的强度作为的相对强度。此时，以最强峰的强度作为的相对强度。此时，以最强峰的强度作为100100，然后与其他各个衍射峰进行对比测定。然后与其他各个衍射峰进行对比测定。然后与其他各个衍射峰进行对比测定。然后与其他各个衍射峰进行对比测定。根据具体测量方法的不同，衍射强度还可分为：根据具体测量方法的不同，衍射强度还可分为：根据具体测量方法的不同，衍射强度还可分为：根据具体测量方法的不同，衍射强度还可分为：A A、峰高强度：以减去背景后的峰顶高度代表整个、峰高强度：以减去背景后的峰顶高度代表整个、峰高强度：以减
36、去背景后的峰顶高度代表整个、峰高强度：以减去背景后的峰顶高度代表整个衍射峰的强度。具体的作法是在两个峰脚之间作衍射峰的强度。具体的作法是在两个峰脚之间作衍射峰的强度。具体的作法是在两个峰脚之间作衍射峰的强度。具体的作法是在两个峰脚之间作一条直线，从它以上的峰高作为衍射峰的强度。一条直线，从它以上的峰高作为衍射峰的强度。一条直线，从它以上的峰高作为衍射峰的强度。一条直线，从它以上的峰高作为衍射峰的强度。它的最大缺点是，一个衍射峰所表现的峰高，受它的最大缺点是，一个衍射峰所表现的峰高，受它的最大缺点是，一个衍射峰所表现的峰高，受它的最大缺点是，一个衍射峰所表现的峰高，受实验条件的影响相当大，在不同
37、实验条件下，峰实验条件的影响相当大，在不同实验条件下，峰实验条件的影响相当大，在不同实验条件下，峰实验条件的影响相当大，在不同实验条件下，峰高可有明显的变化。但由于测量高可有明显的变化。但由于测量高可有明显的变化。但由于测量高可有明显的变化。但由于测量峰高极为简便，因而在对强度峰高极为简便，因而在对强度I值的精度要值的精度要求不高时，例如一般的物相定性分析工作求不高时，例如一般的物相定性分析工作中，仍常采用峰高强度。中，仍常采用峰高强度。B、积分强度：也称累积强度。它是以整、积分强度：也称累积强度。它是以整个衍射峰在背景线以上部分的面积作为个衍射峰在背景线以上部分的面积作为峰的强度。它的优点是
38、，尽管峰的高度峰的强度。它的优点是，尽管峰的高度和形状可随实验条件的不同而变化，但和形状可随实验条件的不同而变化，但峰的面积却比较稳定。因此，在诸如物峰的面积却比较稳定。因此，在诸如物相定量分析等要求强度尽可能精确的情相定量分析等要求强度尽可能精确的情况下，都采用积分强度。过去用求积仪况下，都采用积分强度。过去用求积仪或透明方格纸计数测量峰的面积，现在或透明方格纸计数测量峰的面积，现在可用计算机测量。可用计算机测量。实验参数的选择实验参数的选择要获得好的实验结果，实验条件的选择是十分重要的。要获得好的实验结果，实验条件的选择是十分重要的。要获得好的实验结果，实验条件的选择是十分重要的。要获得好
39、的实验结果，实验条件的选择是十分重要的。尽管我们大家可能大多数不会亲自从事实验工作，只有尽管我们大家可能大多数不会亲自从事实验工作，只有尽管我们大家可能大多数不会亲自从事实验工作，只有尽管我们大家可能大多数不会亲自从事实验工作，只有研究人员对自己的研究目的和样品情况最清楚。因此，研究人员对自己的研究目的和样品情况最清楚。因此，研究人员对自己的研究目的和样品情况最清楚。因此，研究人员对自己的研究目的和样品情况最清楚。因此，有些实验条件必须由研究人员自己来确定，或者对实验有些实验条件必须由研究人员自己来确定，或者对实验有些实验条件必须由研究人员自己来确定，或者对实验有些实验条件必须由研究人员自己来
40、确定，或者对实验人员进行指导。所以我们必须了解实验条件对结果影响。人员进行指导。所以我们必须了解实验条件对结果影响。人员进行指导。所以我们必须了解实验条件对结果影响。人员进行指导。所以我们必须了解实验条件对结果影响。1 1）阳极靶的选择）阳极靶的选择）阳极靶的选择）阳极靶的选择阳极靶的选择原则是使阳极靶所产生的特征阳极靶的选择原则是使阳极靶所产生的特征阳极靶的选择原则是使阳极靶所产生的特征阳极靶的选择原则是使阳极靶所产生的特征X X射射射射线不激发试样元素的荧光线不激发试样元素的荧光线不激发试样元素的荧光线不激发试样元素的荧光X X射线。若试样的射线。若试样的射线。若试样的射线。若试样的K K
41、吸吸吸吸收限为收限为收限为收限为k k k k，应选择靶的，应选择靶的，应选择靶的，应选择靶的K K 波波波波长长长长稍稍大于稍稍大于稍稍大于稍稍大于k k k k，并尽量靠近，并尽量靠近，并尽量靠近，并尽量靠近k k k k，这样不产生，这样不产生，这样不产生，这样不产生K K K K系荧光，而且系荧光，而且系荧光，而且系荧光，而且吸收又最小。吸收又最小。吸收又最小。吸收又最小。一般原则是一般原则是一般原则是一般原则是Z Z靶靶靶靶Z Z样样样样+1+1或或或或Z Z靶靶靶靶Z Z样。切记当阳极靶的元素的原子序数大样。切记当阳极靶的元素的原子序数大样。切记当阳极靶的元素的原子序数大样。切记当
42、阳极靶的元素的原子序数大2-32-3时，时，时，时，激发荧光激发荧光激发荧光激发荧光X X射线的现象最为严重。射线的现象最为严重。射线的现象最为严重。射线的现象最为严重。实际工作中最常用的实际工作中最常用的实际工作中最常用的实际工作中最常用的X X射线管是射线管是射线管是射线管是CuCu靶的管。靶的管。靶的管。靶的管。其次是其次是其次是其次是FeFe和和和和CoCo。它。它。它。它CuCu靶适用于除靶适用于除靶适用于除靶适用于除CoCo、FeFe、MnMn、CrCr等元素为主的样品。而以这些元素为等元素为主的样品。而以这些元素为等元素为主的样品。而以这些元素为等元素为主的样品。而以这些元素为主
43、的样品用主的样品用主的样品用主的样品用FeFe或或或或CoCo靶。靶。靶。靶。如果试样是多种元素组成的，应首先考虑如果试样是多种元素组成的，应首先考虑如果试样是多种元素组成的，应首先考虑如果试样是多种元素组成的，应首先考虑主要元素，兼顾次要元素。主要元素，兼顾次要元素。主要元素，兼顾次要元素。主要元素，兼顾次要元素。选择阳极有时还要考虑试样分析的特殊要选择阳极有时还要考虑试样分析的特殊要选择阳极有时还要考虑试样分析的特殊要选择阳极有时还要考虑试样分析的特殊要求。如当想获得较多的衍射线时，需要使用求。如当想获得较多的衍射线时，需要使用求。如当想获得较多的衍射线时，需要使用求。如当想获得较多的衍射
44、线时，需要使用短波长的阳极靶，当测量晶面间距较大的晶短波长的阳极靶，当测量晶面间距较大的晶短波长的阳极靶，当测量晶面间距较大的晶短波长的阳极靶，当测量晶面间距较大的晶面的衍射线时，可选择波长较长的阳极靶。面的衍射线时，可选择波长较长的阳极靶。面的衍射线时，可选择波长较长的阳极靶。面的衍射线时，可选择波长较长的阳极靶。这是因为从布拉格方程这是因为从布拉格方程这是因为从布拉格方程这是因为从布拉格方程nn=2dsin=2dsin可知：可知：可知：可知：2d2d所有这些都应该由研究人员提出。所有这些都应该由研究人员提出。所有这些都应该由研究人员提出。所有这些都应该由研究人员提出。2）滤波片的选择）滤波
45、片的选择一般情况下一般情况下Z滤滤=Z靶靶-1因此，一但阳极靶确定，滤波片也就确定因此，一但阳极靶确定，滤波片也就确定了。因此，滤波片的选择一般可由实验了。因此，滤波片的选择一般可由实验人员来确定。但应当了解是否采用了滤人员来确定。但应当了解是否采用了滤波片。波片。3）管压和管流的选择）管压和管流的选择实验中所采用的管压也取决于所采用的阳实验中所采用的管压也取决于所采用的阳极靶材。管压阳极靶元素极靶材。管压阳极靶元素K系激发电压系激发电压的的3-5倍。管流选择与倍。管流选择与X射线管的功率射线管的功率有关。有关。功率功率功率功率=电压电压电压电压电流电流电流电流管流管流管流管流 功率功率功率功
46、率/电压电压电压电压4 4）狭缝的选择）狭缝的选择）狭缝的选择）狭缝的选择一般来说，增加狭缝宽度可导致衍射线的强度增一般来说，增加狭缝宽度可导致衍射线的强度增一般来说，增加狭缝宽度可导致衍射线的强度增一般来说，增加狭缝宽度可导致衍射线的强度增高，但同时却使分辨率下降。在测角仪的光路高，但同时却使分辨率下降。在测角仪的光路高，但同时却使分辨率下降。在测角仪的光路高，但同时却使分辨率下降。在测角仪的光路中，有发散狭缝、防散射狭缝及接收狭缝。增中，有发散狭缝、防散射狭缝及接收狭缝。增中，有发散狭缝、防散射狭缝及接收狭缝。增中，有发散狭缝、防散射狭缝及接收狭缝。增大发散狭缝，即增加入射线强度，但在大发
47、散狭缝，即增加入射线强度，但在大发散狭缝，即增加入射线强度，但在大发散狭缝，即增加入射线强度，但在 角较角较角较角较小时，过大的小时，过大的小时，过大的小时，过大的K K狭缝将使光束照射到试样槽外狭缝将使光束照射到试样槽外狭缝将使光束照射到试样槽外狭缝将使光束照射到试样槽外的试样架上，这样反而使衍射线强度下降，并的试样架上，这样反而使衍射线强度下降，并的试样架上，这样反而使衍射线强度下降，并的试样架上，这样反而使衍射线强度下降，并使由试样架带来的背底强度升高，须控制低角使由试样架带来的背底强度升高，须控制低角使由试样架带来的背底强度升高，须控制低角使由试样架带来的背底强度升高，须控制低角时射线
48、束照射的范围不致超出试样框之外。增时射线束照射的范围不致超出试样框之外。增时射线束照射的范围不致超出试样框之外。增时射线束照射的范围不致超出试样框之外。增大接收狭缝，可以增加峰强度，但也相应增高大接收狭缝，可以增加峰强度，但也相应增高大接收狭缝，可以增加峰强度，但也相应增高大接收狭缝，可以增加峰强度，但也相应增高了背底强度，并且降低了角分辨率。防散射狭了背底强度，并且降低了角分辨率。防散射狭了背底强度，并且降低了角分辨率。防散射狭了背底强度，并且降低了角分辨率。防散射狭缝缝缝缝L L对峰底比有影响。通常可根据强度及分辨对峰底比有影响。通常可根据强度及分辨对峰底比有影响。通常可根据强度及分辨对峰
49、底比有影响。通常可根据强度及分辨率的要求而选择不同的狭缝系统。率的要求而选择不同的狭缝系统。率的要求而选择不同的狭缝系统。率的要求而选择不同的狭缝系统。发散狭缝发散狭缝发散狭缝发散狭缝防散射（入射）防散射（入射）防散射（入射）防散射（入射）防散射（衍射）防散射（衍射）防散射（衍射）防散射（衍射）4 48 813132 24 48.78.71 12 26.66.60.50.51 15.55.50.250.25或更或更或更或更小小小小0.50.55 55）时间常数的选择增大时间常数可使衍射线及背底变得平滑，但同时将使衍射峰向扫描方向偏移，造成衍射线的不对称宽化。但过小的时间常数会使背底的波动加剧，
50、使弱线不易识别。6）扫描速度的选择）扫描速度的选择扫描速度指计数管在测角仪圆上均扫描速度指计数管在测角仪圆上均匀转动的角速度，以度分表示。增大匀转动的角速度，以度分表示。增大扫描速度，可节约测试时间，但同时将扫描速度，可节约测试时间，但同时将导致强度和分辨率的下降，并使衍射峰导致强度和分辨率的下降，并使衍射峰的位置向扫描方向偏移。造成的不良后的位置向扫描方向偏移。造成的不良后果与增大时间常数相似。因此，为了提果与增大时间常数相似。因此，为了提高测量精确度，应尽可能用小的扫描速高测量精确度，应尽可能用小的扫描速度。但过低的扫描速度也是不实际的。度。但过低的扫描速度也是不实际的。衍射仪最大扫描速度