特征X射線及其衍射X射線是一種波長(0.06-20nm)很短的電磁波,能穿透一定厚度的物質(zhì),并能使熒光物質(zhì)發(fā)光、照相機乳膠感光、氣體電離。用高能電子束轟擊金屬靶產(chǎn)生X射線,它具有靶中元素相對應(yīng)的特定波長,稱為特征X射線。如銅靶對應(yīng)的X射線波長為0.154056 nm。
X射線衍射儀的英文名稱是X-ray Powder diffractometer簡寫為XPD或XRD。有時會把它叫做x射線多晶體衍射儀,英文名稱為X-ray polycrystalline diffractometer簡寫仍為XPD或XRD。
X射線衍射儀的形式多種多樣,用途各異,但其基本構(gòu)成很相似,為X射線衍射儀的基本構(gòu)造原理圖,主要部件包括4部分。
(1) 高穩(wěn)定度X射線源 提供測量所需的X射線, 改變X射線管陽極靶材質(zhì)可改變X射線的波長, 調(diào)節(jié)陽極電壓可控制X射線源的強度。
(2) 樣品及樣品位置取向的調(diào)整機構(gòu)系統(tǒng) 樣品須是單晶、粉末、多晶或微晶的固體塊。
(3) 射線檢測器 檢測衍射強度或同時檢測衍射方向, 通過儀器測量記錄系統(tǒng)或計算機處理系統(tǒng)可以得到多晶衍射圖譜數(shù)據(jù)。
(4) 衍射圖的處理分析系統(tǒng) 現(xiàn)代X射線衍射儀都附帶安裝有專用衍射圖處理分析軟件的計算機系統(tǒng), 它們的特點是自動化和智能化。
X射線衍射儀工作原理
X射線是利用衍射原理,精確測定物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu),織構(gòu)及應(yīng)力。對物質(zhì)進行物相分析、定性分析、定量分析。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。
特征X射線是一種波長很短(約為20~0.06nm)的電磁波,能穿透一定厚度的物質(zhì),并能使熒光物質(zhì)發(fā)光、照相乳膠感光、氣體電離。在用電子束轟擊金屬“靶”產(chǎn)生的X射線中,包含與靶中各種元素對應(yīng)的具有特定波長的X射線,稱為特征(或標識)X射線??紤]到X射線的波長和晶體內(nèi)部原子間的距離相近,1912年德國物理學(xué)家勞厄(M.von Laue)提出一個重要的科學(xué)預(yù)見:晶體可以作為X射線的空間衍射光,即當一束X射線通過晶體時將發(fā)生衍射,衍射波疊加的結(jié)果使射線的強度在某些方向上加強,在其他方向上減弱。分析在照相底片上得到的衍射花樣,便可確定晶體結(jié)構(gòu)。這一預(yù)見隨即為實驗所驗證。1913年英國物理學(xué)家布拉格父子(W. H. Bragg, W. .L Bragg)在勞厄發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,不僅成功地測定了NaCl、KCl等的晶體結(jié)構(gòu),并提出了作為晶體衍射基礎(chǔ)的著名公式──布拉格定律:2dsinθ=nλ 式中λ為X射線的波長,n為任何正整數(shù)。當X射線以掠角θ(入射角的余角,又稱為布拉格角)入射到某一點陣晶格間距為d的晶面面上時,在符合上式的條件下,將在反射方向上得到因疊加而加強的衍射線。
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