第4章多晶体方法
- 格式：ppt
- 大小：8.29 MB
- 文档页数：74
下载文档原格式
合集下载
第4章多晶体分析方法-课件
衍射仪测量具有方便、快速、准确等优点，它与计算机结 合，使其操作、数据测量和处理大体上实现了自动化
X 射线衍射仪主要由 X射线发生器、测角仪、辐射探测器、 记录单元和自动控制单元等组成，其中测角仪是仪器的核 心部件
14
第三节 X射线衍射仪
一、 X射线测角仪
(一) 概述
图4-12是测角仪示意图，平板试样D安装在可绕轴O旋转 的试样台H上，S处发射的一束发散X射线照射到试样上时，
正比计数器输出的脉冲峰 值与所吸收的光子能量成 正比，强度测定较可靠
图4-17 正比计数管及其基本电路
反应快、能量分辨率高、 背底脉冲低、计数率高、 性能稳定；但对温度比较 敏感，电压稳定度要求高
20
第三节 X射线衍射仪
二、探测与记录系统
(一) 探测器
2) 闪烁计数器(SC) 如图4-18， 闪烁计数器主要由磷光体和 光电倍增管组成。磷光体一般为加入约0.5% 的铊活化的碘 化钠单晶体；光电倍增管有光敏阴极和10个联极，每个联 极递增100V正电压，最后一个联极与测量电路连接
图4-8 对称聚焦照相法 1-光阑 2-照相机壁 3-底片 4-试样
11
第二节 其他照相法简介
二、背射平板照相法(针孔法)
平板照相法分为透射和背射两种，图4-9为背射平板照相 法示意图，由于聚焦圆直径很大，一般采用平面试样。该法 要求试样、光阑和衍射环A与B四点共圆，且试样与圆相切
其衍射花样由同心衍射环组 成，由于衍射环太少，不适 用于物相分析，用于研究晶 粒大小、择优取向、晶体完 整性，及点阵参数精确测定
7) 查卡片 根据d系列和I系列，对照物质标准卡片。如果这 两个系列均与卡片符合很好，则可确定物相。其中d 系列 是物相鉴定的主要依据
X 射线衍射仪主要由 X射线发生器、测角仪、辐射探测器、 记录单元和自动控制单元等组成，其中测角仪是仪器的核 心部件
14
第三节 X射线衍射仪
一、 X射线测角仪
(一) 概述
图4-12是测角仪示意图，平板试样D安装在可绕轴O旋转 的试样台H上，S处发射的一束发散X射线照射到试样上时，
正比计数器输出的脉冲峰 值与所吸收的光子能量成 正比，强度测定较可靠
图4-17 正比计数管及其基本电路
反应快、能量分辨率高、 背底脉冲低、计数率高、 性能稳定；但对温度比较 敏感，电压稳定度要求高
20
第三节 X射线衍射仪
二、探测与记录系统
(一) 探测器
2) 闪烁计数器(SC) 如图4-18， 闪烁计数器主要由磷光体和 光电倍增管组成。磷光体一般为加入约0.5% 的铊活化的碘 化钠单晶体；光电倍增管有光敏阴极和10个联极，每个联 极递增100V正电压，最后一个联极与测量电路连接
图4-8 对称聚焦照相法 1-光阑 2-照相机壁 3-底片 4-试样
11
第二节 其他照相法简介
二、背射平板照相法(针孔法)
平板照相法分为透射和背射两种，图4-9为背射平板照相 法示意图，由于聚焦圆直径很大，一般采用平面试样。该法 要求试样、光阑和衍射环A与B四点共圆，且试样与圆相切
其衍射花样由同心衍射环组 成，由于衍射环太少，不适 用于物相分析，用于研究晶 粒大小、择优取向、晶体完 整性，及点阵参数精确测定
7) 查卡片 根据d系列和I系列，对照物质标准卡片。如果这 两个系列均与卡片符合很好，则可确定物相。其中d 系列 是物相鉴定的主要依据
4药物多晶型及分析方法
第四章 药物多晶型及其分析方法
➢ 第一节 药物多晶型 ➢ 第二节 X射线粉末衍射法 ➢ 第三节 热分析法 ➢ 第四节 其他药物晶型分析法
一、概念
第一节 药物多晶型
药物的多晶型：同一化学组成的药物，具有两种或两 种以上的空间排列和晶胞参数，形成多种晶型的现象。
合成药物：甾体激素67% 、巴比妥63% 、磺胺40% 抗生素：无味氯霉素、利福霉素类、四环素类、半
➢
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.12.2002:32:1802:32Dec-2020-Dec-20
吸收速率 1.4倍
Khalil S等. J Pharm Sci，61，1615，1972
并非所有药物多晶型均显示出显著的生物利用度差 异。
例：法莫替丁有两种晶型A、B，分别压片，人体口服 给药，A晶型片剂口服生物利用度为46.8%，B晶型片 剂口服生物利用度49.1%，经统计学处理，表明无显著 性差异。
➢
相信相信得力量。20.12.202020年12月 20日星 期日2时32分18秒20.12.20
谢谢大家！
➢
踏实，奋斗，坚持，专业，努力成就 未来。20.12.2020.12.20Sunday, December 20, 2020
➢
弄虚作假要不得，踏实肯干第一名。02:32:1802:32:1802:3212/20/2020 2:32:18 AM
四、多晶型的产生及其影响因素
• 结晶是一个复杂的过程，物质在结晶时由于受各种因 素影响，使分子内或分子间键合方式发生改变，致使 分子或原子在晶格空间排列不同，从而形成不同的晶 体结构。
1、结晶工艺和条件
温度、压力、冷却速度、溶剂 、干燥工艺条件、研磨 微粉化等。
➢ 第一节 药物多晶型 ➢ 第二节 X射线粉末衍射法 ➢ 第三节 热分析法 ➢ 第四节 其他药物晶型分析法
一、概念
第一节 药物多晶型
药物的多晶型：同一化学组成的药物，具有两种或两 种以上的空间排列和晶胞参数，形成多种晶型的现象。
合成药物：甾体激素67% 、巴比妥63% 、磺胺40% 抗生素：无味氯霉素、利福霉素类、四环素类、半
➢
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.12.2002:32:1802:32Dec-2020-Dec-20
吸收速率 1.4倍
Khalil S等. J Pharm Sci，61，1615，1972
并非所有药物多晶型均显示出显著的生物利用度差 异。
例：法莫替丁有两种晶型A、B，分别压片，人体口服 给药，A晶型片剂口服生物利用度为46.8%，B晶型片 剂口服生物利用度49.1%，经统计学处理，表明无显著 性差异。
➢
相信相信得力量。20.12.202020年12月 20日星 期日2时32分18秒20.12.20
谢谢大家！
➢
踏实，奋斗，坚持，专业，努力成就 未来。20.12.2020.12.20Sunday, December 20, 2020
➢
弄虚作假要不得，踏实肯干第一名。02:32:1802:32:1802:3212/20/2020 2:32:18 AM
四、多晶型的产生及其影响因素
• 结晶是一个复杂的过程，物质在结晶时由于受各种因 素影响，使分子内或分子间键合方式发生改变，致使 分子或原子在晶格空间排列不同，从而形成不同的晶 体结构。
1、结晶工艺和条件
温度、压力、冷却速度、溶剂 、干燥工艺条件、研磨 微粉化等。
材料分析方法习题
注： *的多少仅代表该题可能的难易程度。
第一章 X 射线物理学基础1、X 射线有什么性质，本质是什么？波长为多少？与可见光的区别。
（*）2、什么是X 射线管的管电压、管电流？它们通常采用什么单位？数值通常是多少？（*）3、X 射线管的焦点与表观焦点的区别与联系。
（*）4、X 射线有几种？产生不同X 射线的条件分别是什么？产生机理是怎样的？晶体的X 射线衍射分析中采用的是哪种X 射线？（*）5、特征X 射线，连续X 射线与X 射线衍射的关系。
（*）6、什么是同一线系的特征X 射线？不同线系的特征X 射线的波长有什么关系？同一线系的特征X 射线的波长又有什么关系？7、什么是临界激发电压？为什么存在临界激发电压？（**）8、什么是、射线？其强度与波长的关系。
什么是、射线其强度与波长的关系。
（**）αK βK 1αK 2αK 9、为什么我们通常只选用Cr 、Fe 、Co 、Ni 、Mo 、Cu 、W 等作阳极靶，产生特征X 射线的波长与阳极靶的原子序数有什么关系。
10、 什么是相干散射、非相干散射？它们各自还有什么名称？相干散射与X 射线衍射的关系。
（*）11、 短波限，吸收限，激发限如何计算？注意相互之间的区别与联系。
（**）12、 什么是X 射线的真吸收？比较X 射线的散射与各种效应。
（*）13、 什么是二次特征辐射？其与荧光辐射是同一概念吗？与特征辐射的区别是什么？（**）14、 什么是俄吸电子与俄吸效应，及与二次特征辐射的区别。
（**）15、 反冲电子、光电子和俄歇电子有何不同? （**）16、 在X 射线与物质相互作用的信号中，哪些对我们进行晶体分析有益？哪些有害？非相干散射和荧光辐射对X 射线衍射产生哪些不利影响？（**）17、 线吸收系数与质量吸收系数的意义。
并计算空气对CrK α的质量吸收系数和线吸收系数（假如空气中只有质量分数80%的氮和质量分数20%的氧，空气的密度为1.29×10-3g/cm 3）(**)18、 阳极靶与滤波片的选择原则是怎样的？（*）19、 推导出X 射线透过物质时的衰减定律,并指出各参数的物理意义。
多晶体的物相分析
二、定性分析
1、标准物质的粉末衍射卡片物相的x射线衍 射花样：德拜图底片和衍射图 缺点：难以保存，难以进行比较。 卡片：将衍射花样经过计算，换算成衍射 线的面网间距d值和强度i，制成卡片进行保 存
编辑课件
2：基本原理
各种晶体的谱线有自已特定的位 置，数目和强度。 其中更有若干条较强的特征衍射线， 可供物相分析。
sys. 物相所属晶系；
S·G. 物相所属空间群；
a0，b0，c0 物相晶体晶格常数，A= a0/b0 , B= c0/b0轴率比； α，β，γ 物相晶体的 晶轴夹角；
Z.
晶胞中所含物质化学式的分子数；
Ref. 第四区域数据的出处。
编辑课件
（5）第五区间是该物相晶体的光学及其他物理
常数：
εα,nωβ,eγ 晶体折射率；
编辑课件
（10）第10区为卡片编号 若某一物相需两张卡片才能列出所
有数据，则在两张卡片的序号后加字 母A标记。
编辑课件
四： PDF卡片索引及检索方法
PDF卡片的索引： Alphabetical Index Hanawalt Index Fink Index
编辑课件
Alphabetical Index
该索引是按物相英文名称的字母顺序排 列。在每种物相名称的后面，列出化学分 子式，三根最强线的d值和相对强度数据， 以及该物相的粉末衍射PDF卡号。由此，若 已知物相的名称或化学式，用字母能利用 此索引方便地查到该物相的PDF卡号。
编辑课件
哈氏索引
索引的构成：在哈氏索引中，每一种物相的数 据占一行，成为一个项。由每个物质的八条最强线 的d值和相对强度、化学式、卡片号、显微检索号 组成。 8条强线的构成：首先在2θ＜90°的线中选三条最 强线，d1、d2、d3。然后在这三条最强线之外， 再选出五条最强线，按相对强度由大而小的顺序其 对应的d值依次为d4、d5、d6、d7、d8，它们按 如下三种排列: 8条强线的排列：它们按如下三种排列: d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8 d2、d3、d1、d4、d5、d6、d7、d8 d3、d1、d2、d4、d5、编辑d课件6、d7、d8
《材料科学基础》课件之第四章----04晶体缺陷
41
刃位错：插入半原子面，位错上方，原子间距变小， 产生压应变，下方原子间距变大，拉应变。过渡处 切应变，滑移面处有最大切应力，正应力为0。x NhomakorabeaGb
2 (1 )
y(3x2 (x2
y2) y2 )2
y
Gb
2 (1
)
y(x2 y2) (x2 y2)2
z ( x y )
x
xy
Gb
2 (1 )
21
刃位错b与位错线 垂直
螺位错b与位错线 平行
bb
l
l
正
负
b
b
右旋
左旋
任意一根位错线上各点b相同，同一位错只有一个b。
有大小的晶向指数表示
b a [uvw] 模 n
b a u2 v2 w2 n
22
Burgers矢量合成与分解：如果几条位错线在晶体内
部相交（交点称为节点），则指向节点的各位错的伯氏矢量 之和，必然等于离开节点的各位错的伯氏矢量之和 。
不可能中断于晶体内部（表面露头，终止与 晶界和相界，与其他位错相交，位错环）
半原子面及周围区域统称为位错
18
2. 螺位错
晶体在大于屈服值的切应力作用下，以某晶面为滑移面发生滑移。由于位错线周围 的一组原子面形成了一个连续的螺旋形坡面，故称为螺位错。
几何特征：位错线与原子滑移方向相平行；位错线周围原子的配置是螺旋状的。
d
34
六、位错应变能
位错原子偏移正常位置，产生畸变应力， 处于高能量状态，但偏移量很小，晶格为弹 性应变。
位错心部应变较大，超出弹性范围， 但这部分能量所占比例较小， <10%，可以近似忽略。
35
1. 理论基础：连续弹性介质模型
材料科学基础(第04章晶体结构)
点阵常数：晶胞的棱边长度，可以采用X射线衍射分析求得。 原子半径：假设原子为刚性球，两个最近邻原子之间的距离就是 原子的半径之和。 面心立方结构：点阵常数为a，且21/2a=4R 体心立方结构：点阵常数为a，且31/2a=4R 密排六方结构：点阵常数为a和c，（a2/3+c2/4）1/2=2R
化学亲和力（电负性）：化学亲和力越强，倾向于生成化合物而
不利于形成固溶体；生成的化合物越稳定则溶解度越小。只有电 负性详尽的元素才可能具有大的溶解度。
原子价因素：当原子尺寸因素较为有利时，在某些以一价金属为
基的固溶体中，溶质的原子价越高，其溶解度越小。
2.3 合金相结构
2.3.1 固溶体 2. 间隙固溶体： ① ② 溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙 固溶体。 影响间隙固溶度的因素
4.2 晶体学基础
4.2.1 空间点阵（ lattice）和晶胞（cell） 1. 为了便于分析研究晶体中质点的排列规律性，可先将 实际晶体结构看成完整无缺的理想晶体并简化，将其 中每个质点抽象为规则排列于空间的几何点，称之为 阵点。 这些阵点在空间呈周期性规则排列并具有完全相同的 周围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称 为空间点阵，简称点阵。 具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为点阵 的组成单元，称为晶胞。同一空间点阵可因选取方式 不同而得到不相同的晶胞。
晶面指数所代表的不仅是某一晶面，而是代表着一组相互平行的晶 面。另外，在晶体内凡晶面间距和晶面上原子的分布完全相同，只 是空间位向不同的晶面可以归并为同一晶面族，以{h k l}表示， 它代表由对称性相联系的若干组等效晶面的总和。 正交点阵中一些晶面的面指数
4.2 晶体学基础
化学亲和力（电负性）：化学亲和力越强，倾向于生成化合物而
不利于形成固溶体；生成的化合物越稳定则溶解度越小。只有电 负性详尽的元素才可能具有大的溶解度。
原子价因素：当原子尺寸因素较为有利时，在某些以一价金属为
基的固溶体中，溶质的原子价越高，其溶解度越小。
2.3 合金相结构
2.3.1 固溶体 2. 间隙固溶体： ① ② 溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙 固溶体。 影响间隙固溶度的因素
4.2 晶体学基础
4.2.1 空间点阵（ lattice）和晶胞（cell） 1. 为了便于分析研究晶体中质点的排列规律性，可先将 实际晶体结构看成完整无缺的理想晶体并简化，将其 中每个质点抽象为规则排列于空间的几何点，称之为 阵点。 这些阵点在空间呈周期性规则排列并具有完全相同的 周围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称 为空间点阵，简称点阵。 具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为点阵 的组成单元，称为晶胞。同一空间点阵可因选取方式 不同而得到不相同的晶胞。
晶面指数所代表的不仅是某一晶面，而是代表着一组相互平行的晶 面。另外，在晶体内凡晶面间距和晶面上原子的分布完全相同，只 是空间位向不同的晶面可以归并为同一晶面族，以{h k l}表示， 它代表由对称性相联系的若干组等效晶面的总和。 正交点阵中一些晶面的面指数
4.2 晶体学基础
第四章晶体的塑性形变
37
MB／DDW的取向可以是晶体学的(即平行于滑移面)和非晶体
学的。根据晶粒原始取向不同导致开动的滑移系数目不同，使得
MB／DDW的取向不同。 如果开动的滑移系属于一个或两个滑移面，则MB／DDW倾向
于平行于滑移面{111)，即它的取向是晶体学的； 如果开动的滑移系属于3个和4个滑移面，则MB／DDW是非晶
原因：位 错群集降 低能量。
LED
纯镍经20%形变量冷轧的显微组织
滑移系开动的数目为3-5个
稠密位错墙DDW “碎化” 胞块
显微带MB
几何必须边界GNB
（胞壁）伴生位错
边界IDB
36
所以，GNB和IDB两侧的取向差都随应变量加大而增大，而 它们间的间距都随应变量加大而减小，但GNB两侧的取向差增 加量和间距的减小量比较大，而IDB两侧的取向差增加量和间距 的减小量比较小，如图所示。
形变时晶界保持应变连续而 不产生空洞或张开(形变连续)。 不足之处是应力不连续。
不协调时，出现空洞和重叠
25
实现任一变形的条件：要使晶粒间的变形连续，必须有5个独立的 滑移系开动。
原因：描述任一应变状态用6个分量，但形变体积不变，即3个 正应变之和不变，因此只有5个是独立的。
为检查所提出的模型是否和实际相符，通常是对比由单晶拉伸 的σ-ε曲线导出多晶拉伸σ-ε 曲线，与实际的多晶σ-ε曲线，看它们符 合的程度。
Schmid 定律
外加拉伸应力s和滑移面 内沿着滑移方向分切应力t之 间的关系。
6
m-取向因子，又称Schmid因子
实验看出：滑移系开 动所需要的分切应力 是一个常数，和外加 力的取向无关。滑移 系开动所需要的最小 分切应力称为临界分
切应力tc。
MB／DDW的取向可以是晶体学的(即平行于滑移面)和非晶体
学的。根据晶粒原始取向不同导致开动的滑移系数目不同，使得
MB／DDW的取向不同。 如果开动的滑移系属于一个或两个滑移面，则MB／DDW倾向
于平行于滑移面{111)，即它的取向是晶体学的； 如果开动的滑移系属于3个和4个滑移面，则MB／DDW是非晶
原因：位 错群集降 低能量。
LED
纯镍经20%形变量冷轧的显微组织
滑移系开动的数目为3-5个
稠密位错墙DDW “碎化” 胞块
显微带MB
几何必须边界GNB
（胞壁）伴生位错
边界IDB
36
所以，GNB和IDB两侧的取向差都随应变量加大而增大，而 它们间的间距都随应变量加大而减小，但GNB两侧的取向差增 加量和间距的减小量比较大，而IDB两侧的取向差增加量和间距 的减小量比较小，如图所示。
形变时晶界保持应变连续而 不产生空洞或张开(形变连续)。 不足之处是应力不连续。
不协调时，出现空洞和重叠
25
实现任一变形的条件：要使晶粒间的变形连续，必须有5个独立的 滑移系开动。
原因：描述任一应变状态用6个分量，但形变体积不变，即3个 正应变之和不变，因此只有5个是独立的。
为检查所提出的模型是否和实际相符，通常是对比由单晶拉伸 的σ-ε曲线导出多晶拉伸σ-ε 曲线，与实际的多晶σ-ε曲线，看它们符 合的程度。
Schmid 定律
外加拉伸应力s和滑移面 内沿着滑移方向分切应力t之 间的关系。
6
m-取向因子，又称Schmid因子
实验看出：滑移系开 动所需要的分切应力 是一个常数，和外加 力的取向无关。滑移 系开动所需要的最小 分切应力称为临界分
切应力tc。
材料分析方法-第四章
式中，K 值对于某一底片 是恒定的。
四、立方系物质德拜相的计算
➢通过德拜相的计算，可以获得物相、点阵类型和点阵参数等 初步资料。 ➢德拜法衍射花样测量：测量衍射线条相对位置和相对强度。 然后，再计算出衍射θ角和晶面间距d。 ➢每个德拜像：包括一系列衍射弧对，每衍射弧对是相应衍射 圆锥与底片相交痕迹，代表一族｛hkl｝干涉面的反射。
Z靶＝Z样＋1
K靶 K样 K靶
按样品的化学成分选靶
c. 对含多种元素样品，按含量较多元素中Z 最小元素选靶。 此外：选靶还应考虑： 入射线波长λ对衍射线条数的影响。 因sinθ≤1，衍射条件：d≥λ/2 ， 则波长λ越长，可产生的衍射线条越少。
Z靶 Z试样＋1
2）滤波片选择（ X射线单色化）： 滤波片材料：根据阳极靶材来选择。同样用吸收限原理。 使滤波片材料吸收限λK滤 处于入射线Kα与Kβ波长之间，
在测量之前，要判断底片的安装方法，区分高角区和低角区。
•低角线条较窄且清晰，附近背底较浅。 •高角线条则相反。
步骤
1) 弧对标号 如图4-7所示，过底片中心画一条基准线，从低角
区起按递增顺序标1-1、2-2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3-3等。
2) 测量C0 在高低角区分别选一个 弧对，测量A和B，用式(4-2) 算C0 (精确到0.1mm)
就可确定物相组成、点阵类型、晶胞尺寸等重要的问题。
4）实验方法
1．试样的制备 ➢ 圆柱试样：粉末集合体或多晶体细捧。Φ0.5mm×10mm。
➢ 块状金属或合金：用锉刀挫成粉末，但内应力大，会导致衍射 线变宽，不利于分析，故须在真空退火。
➢ 脆性样：先打碎－研磨－过筛，约250～325目（微米级）。
高角弧线 中心孔
低角弧线
材料分析方法部分课后习题答案解析
第一章X 射线物理学基础2、若X 射线管的额定功率为1.5KW，在管电压为35KV 时，容许的最大电流是多少？答：1.5KW/35KV=0.043A。
4、为使Cu 靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6，求滤波片的厚度。
答：因X 光管是Cu 靶，故选择Ni 为滤片材料。
查表得：μ m α＝49.03cm2／g，μ mβ＝290cm2／g，有公式，，，故：，解得:t=8.35um t6、欲用Mo 靶X 射线管激发Cu 的荧光X 射线辐射，所需施加的最低管电压是多少？激发出的荧光辐射的波长是多少？答：eVk=hc/λVk=6.626×10-34×2.998×108/(1.602×10-19×0.71×10-10)=17.46(kv)λ 0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm)其中h为普郎克常数，其值等于6.626×10-34e为电子电荷，等于1.602×10-19c故需加的最低管电压应≥17.46(kv)，所发射的荧光辐射波长是0.071纳米。
7、名词解释：相干散射、不相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应答：⑴当χ射线通过物质时，物质原子的电子在电磁场的作用下将产生受迫振动，受迫振动产生交变电磁场，其频率与入射线的频率相同，这种由于散射线与入射线的波长和频率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干条件，故称为相干散射。
⑵当χ射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后，可以得到波长比入射χ射线长的χ射线，且波长随散射方向不同而改变，这种散射现象称为非相干散射。
⑶一个具有足够能量的χ射线光子从原子内部打出一个K 电子，当外层电子来填充K 空位时，将向外辐射K 系χ射线，这种由χ射线光子激发原子所发生的辐射过程，称荧光辐射。
或二次荧光。
⑷指χ射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量，如入射光子的能量必须等于或大于将K 电子从无穷远移至K 层时所作的功W，称此时的光子波长λ称为K 系的吸收限。
第4章 晶体定向与结晶符号(修改)
第四章 晶体定向与结晶符号
晶体定向——在晶体中建立一个坐标系，对晶 体中各晶面、晶棱以及对称要素标定方向。 结晶符号——表示晶面、晶棱及对称要素等的 方位的符号。
因晶体的各种特 本章内容——晶体定向的方法 性（形态、物性、 ——32种对称型各对称要素空间分布 结构等）都与晶体 ——国际符号，圣弗利斯符号 的方向有关，故晶 体定向是研究晶体 ——晶面符号及晶棱符号等 的最基本的工作。
我们并不知道晶面截晶轴的截距系数, 但我 们可以知道截距大小相对关系。 例如: 八面体（111）、立方体（100）
（晶面与某晶轴平行，该晶轴 上的晶面指数为0）
27
17
注意事项：
晶面符号的书写有一定的规定：
括号内第一个位置写晶面在X轴上的指数，中间写晶面在Y轴上的指 数，最后位置写晶面在Z轴上的指数。这个顺序不可任意颠倒。
国际符号中： 1,2,3,4,6——对称轴； 1, 2 , 3 , 4 , 6 ——旋转反伸轴，m——对称面。 2 若对称面与对称轴垂直，以斜线或横线隔开，如L2PC——2／m(或 ）
m
(可见，对称中心C不必再表示出来了，因为偶次轴垂直 对称面定会产生一个C)。
27 10
具体写法
设置三个位序（最多只有三个）,每个位序规定了写什么 方向上的对称要素。 位序与方向对应，是国际符号最主要特色 对称意义完全相同方向上的对称要素,不管有多少,只写 一个即可，即在对称型的国际符号中凡是可以通过其它对 称要素可以派生出来的对称要素都省略了。 简化，是国际符号的另一特色
晶带
27
24
晶带定律
晶带——交棱相互平行的一组晶面的组合。 晶带轴——表示晶带方向的直线，即过晶体中心该晶带 各晶面交棱方向直线。晶带轴的符号就是晶棱符号。 通常以晶带轴符号来表示晶带符号，如晶带[001]，表示 以[001]直线为晶带轴的那一组交棱相互平行的晶带。
晶体定向——在晶体中建立一个坐标系，对晶 体中各晶面、晶棱以及对称要素标定方向。 结晶符号——表示晶面、晶棱及对称要素等的 方位的符号。
因晶体的各种特 本章内容——晶体定向的方法 性（形态、物性、 ——32种对称型各对称要素空间分布 结构等）都与晶体 ——国际符号，圣弗利斯符号 的方向有关，故晶 体定向是研究晶体 ——晶面符号及晶棱符号等 的最基本的工作。
我们并不知道晶面截晶轴的截距系数, 但我 们可以知道截距大小相对关系。 例如: 八面体（111）、立方体（100）
（晶面与某晶轴平行，该晶轴 上的晶面指数为0）
27
17
注意事项：
晶面符号的书写有一定的规定：
括号内第一个位置写晶面在X轴上的指数，中间写晶面在Y轴上的指 数，最后位置写晶面在Z轴上的指数。这个顺序不可任意颠倒。
国际符号中： 1,2,3,4,6——对称轴； 1, 2 , 3 , 4 , 6 ——旋转反伸轴，m——对称面。 2 若对称面与对称轴垂直，以斜线或横线隔开，如L2PC——2／m(或 ）
m
(可见，对称中心C不必再表示出来了，因为偶次轴垂直 对称面定会产生一个C)。
27 10
具体写法
设置三个位序（最多只有三个）,每个位序规定了写什么 方向上的对称要素。 位序与方向对应，是国际符号最主要特色 对称意义完全相同方向上的对称要素,不管有多少,只写 一个即可，即在对称型的国际符号中凡是可以通过其它对 称要素可以派生出来的对称要素都省略了。 简化，是国际符号的另一特色
晶带
27
24
晶带定律
晶带——交棱相互平行的一组晶面的组合。 晶带轴——表示晶带方向的直线，即过晶体中心该晶带 各晶面交棱方向直线。晶带轴的符号就是晶棱符号。 通常以晶带轴符号来表示晶带符号，如晶带[001]，表示 以[001]直线为晶带轴的那一组交棱相互平行的晶带。
工程材料与热处理 第4章 金属的塑性变形与再结晶
一、滑移
滑移只能在切应力 作用下才会发生, 不同金属产生滑移 的最小切应力(称 滑移临界切应力) 大小不同。钨、钼、 铁的滑移临界切应 力比铜、铝的要大。
10
一、滑移
由于位错每移出 晶体一次即造成 一个原子间距的 变形量, 因此晶 体发生的总变形 量一定是这个方 向上的原子间距 的整数倍。
滑移带
17
二、位错滑移机制
通过位错的移动实现滑移时： 1、只有位错线附近的少数原子移动； 2、原子移动的距离小于一个原子间距； 所以通过位错实现滑移时，需要的力较小；
18
二、位错滑移机制
金属的塑性变形是由滑移这种方式进行的， 而滑移又是通过位错的移动实现的。所以， 只要阻碍位错的移动就可以阻碍滑移的进 行，从而提高了塑性变形的抗力，使强度 提高。金属材料常用的五种强化手段（固 溶强化、加工硬化、晶粒细化、弥散强化、 淬火强化）都是通过这种机理实现的。
35
链条板的轧制
材料为Q345（16Mn) 1200 钢 的自行车链条经 1000 过五次轧制，厚度由 3.5mm压缩到1.2mm， 800 总变形量为65%，硬 600 度从150HBS提高到 400 275HBS；抗拉强度从 200 510MPa提高到980MPa； 0 使承载能力提高了将近 一倍。
滑移方向对滑移所起的作用比滑移面大， 所以面心立方晶格金属比体心立方晶格金 属的塑性更好。 金、银、铜、铝等金属的塑性高于铁、铬 等金属；而铁的塑性又高于锌、镁等金 属。
15
二、位错滑移机制
滑移非刚性滑动，而是由位错的移动实现 的（1934年提出 ）。
16
二、位错滑移机制
滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果。滑移 并非是晶体两部分沿滑移面作整体的相对滑动, 而是通 过位错的运动来实现的。 在切应力作用下,一个多余半 原子面从晶体一侧到另一侧运动, 即位错自左向右移动 时, 晶体产生滑移。
第四章X射线衍射方法
行于试样表面、满足布拉格方程的晶面 产生衍射线,而且反射是瞬时的.而其它晶 面虽满足布拉格方程,但与试样表面不平 行,产生的衍射线不能会聚于狭缝光阑而 接收.可见衍射仪接收的衍射线强度小于 德拜法.
X射线测角仪----试样
根据聚集圆原理,试样应为与圆相吻的弧 面,实际上为制造方便,采用平板试样.将 粉末试样放在20mm×15mm×2mm的 样品框中,填平、压紧、刮平.粉末颗粒大 小适中,过粗难压紧成型,且照射的颗粒少, 衍射强度不稳定.过细使衍射线宽化,并妨 碍弱线的出现.
计数测量中的主要电路
◆探测与记录系统---计数器
1. 定标器(间歇式): ①定时计数法:设定时间内,接收电压脉冲数,求
出单位时间光子数(CPS) ②定数计时法:设定脉冲数,测定计数时间,求出
单位时间光子数(CPS) 2.计数率仪(连续式) 经RC电路计数计时同时进行测量单位时间的脉冲 数，并转化为平均直流电压值(与平均脉冲速率 成正比)输出,再由电子电位差计绘出平均直流电 压值与衍射角变化曲线,即衍射图.
原理：将单色器置于衍射线光路上，试样与接 收狭缝之间选单晶体的某个反射能力强的晶面 平行于外表面，由试K 样衍射产生的衍射线（一 次）投射到单晶体上，调整弯晶的方位，使其 高反射本能的平行晶面与一次衍射线的夹角刚 好等于该晶面对Kα 辐射的布拉格角，这样由弯 晶发出的二次衍射线为纯净的与试样衍射线对 应的Kα 衍射线。因以Kα 外的射线与弯晶不满 足衍射条件而滤掉。常用石墨弯晶（0002）晶 面。
2 连动: 试样表面处在入射线和衍射线的
反射位置上,确保狭缝光阑、探测器处于衍射方 向,接收相应晶面的衍射线. 聚集圆: 入射线管焦斑S、被照射的试样表面 MON、反射线的会聚点F(狭缝光阑)位于同一 聚集圆上,确保反射线在F点聚焦接收
X射线测角仪----试样
根据聚集圆原理,试样应为与圆相吻的弧 面,实际上为制造方便,采用平板试样.将 粉末试样放在20mm×15mm×2mm的 样品框中,填平、压紧、刮平.粉末颗粒大 小适中,过粗难压紧成型,且照射的颗粒少, 衍射强度不稳定.过细使衍射线宽化,并妨 碍弱线的出现.
计数测量中的主要电路
◆探测与记录系统---计数器
1. 定标器(间歇式): ①定时计数法:设定时间内,接收电压脉冲数,求
出单位时间光子数(CPS) ②定数计时法:设定脉冲数,测定计数时间,求出
单位时间光子数(CPS) 2.计数率仪(连续式) 经RC电路计数计时同时进行测量单位时间的脉冲 数，并转化为平均直流电压值(与平均脉冲速率 成正比)输出,再由电子电位差计绘出平均直流电 压值与衍射角变化曲线,即衍射图.
原理：将单色器置于衍射线光路上，试样与接 收狭缝之间选单晶体的某个反射能力强的晶面 平行于外表面，由试K 样衍射产生的衍射线（一 次）投射到单晶体上，调整弯晶的方位，使其 高反射本能的平行晶面与一次衍射线的夹角刚 好等于该晶面对Kα 辐射的布拉格角，这样由弯 晶发出的二次衍射线为纯净的与试样衍射线对 应的Kα 衍射线。因以Kα 外的射线与弯晶不满 足衍射条件而滤掉。常用石墨弯晶（0002）晶 面。
2 连动: 试样表面处在入射线和衍射线的
反射位置上,确保狭缝光阑、探测器处于衍射方 向,接收相应晶面的衍射线. 聚集圆: 入射线管焦斑S、被照射的试样表面 MON、反射线的会聚点F(狭缝光阑)位于同一 聚集圆上,确保反射线在F点聚焦接收
(完整版)多晶体X射线衍射分析方法
6
第一节 德拜-谢乐法
（Debye-Scherrer method）
7
粉末衍射法成像原理
粉末衍射法成像原理： X射线照射粉末样品，总会有足够多晶粒的某（hkl）晶面
满足布拉格方程；则在与入射线呈2θ角方向产生衍射，形成 以4θ顶角的衍射圆锥，称（hkl）衍射圆锥。
图4-1 衍射线空间分布及德拜法成像原理
高角弧线 中心孔
低角弧线
图4-4 装法 ：X射线从底片中心孔射入，从底片接口处穿出。 优点：高角线集中于孔眼，因弧对间距较小，由底片收缩所 致误差小，适用于点阵常数测定。
高角弧线集中于中心孔
图4-4 底片安装法 b) 反装法
故底片上每1mm对应 2o 圆心角； 2. 若相机直径＝114.6mm，底片上每1mm对应 1o 圆心角。
13
（3）德拜像
由德拜相机拍摄的照片叫德拜像，将底片张开可得：
纯铝多晶体经退火处理后的德拜法摄照照片
德拜法摄照德拜像照片 14
（4）德拜像特征（1）
1. 德拜像花样：在2θ＝90o时为直线，其余角度下均为曲线且 对称分布，即一系列衍射弧对。
余下部分作支承柱，以便安装。 4. 金属细棒：可直接做试样。但因拉丝时产生择优取向，因此，衍射线条往往是不
连续的。
18
2．底片安装（1）
安装方式：由底片开口处位置不同，可分为： 1）正装法 ： X射线从底片接口处入射，照射试样后从中心孔穿出。
优点：低角线接近中心孔，高角线则靠近端部。 高角线：分辨本领高，有时能将Kα双线分开。 正装法几何关系和计算较简单，常用于物相分析等工作。
• 光阑作用： • 限制入射线不平行度；固定入射线尺
寸和位置，也称为准直管。 • 承光管作用： • 监视入射线和试样相对位置，且透射
第一节 德拜-谢乐法
（Debye-Scherrer method）
7
粉末衍射法成像原理
粉末衍射法成像原理： X射线照射粉末样品，总会有足够多晶粒的某（hkl）晶面
满足布拉格方程；则在与入射线呈2θ角方向产生衍射，形成 以4θ顶角的衍射圆锥，称（hkl）衍射圆锥。
图4-1 衍射线空间分布及德拜法成像原理
高角弧线 中心孔
低角弧线
图4-4 装法 ：X射线从底片中心孔射入，从底片接口处穿出。 优点：高角线集中于孔眼，因弧对间距较小，由底片收缩所 致误差小，适用于点阵常数测定。
高角弧线集中于中心孔
图4-4 底片安装法 b) 反装法
故底片上每1mm对应 2o 圆心角； 2. 若相机直径＝114.6mm，底片上每1mm对应 1o 圆心角。
13
（3）德拜像
由德拜相机拍摄的照片叫德拜像，将底片张开可得：
纯铝多晶体经退火处理后的德拜法摄照照片
德拜法摄照德拜像照片 14
（4）德拜像特征（1）
1. 德拜像花样：在2θ＝90o时为直线，其余角度下均为曲线且 对称分布，即一系列衍射弧对。
余下部分作支承柱，以便安装。 4. 金属细棒：可直接做试样。但因拉丝时产生择优取向，因此，衍射线条往往是不
连续的。
18
2．底片安装（1）
安装方式：由底片开口处位置不同，可分为： 1）正装法 ： X射线从底片接口处入射，照射试样后从中心孔穿出。
优点：低角线接近中心孔，高角线则靠近端部。 高角线：分辨本领高，有时能将Kα双线分开。 正装法几何关系和计算较简单，常用于物相分析等工作。
• 光阑作用： • 限制入射线不平行度；固定入射线尺
寸和位置，也称为准直管。 • 承光管作用： • 监视入射线和试样相对位置，且透射
第4章 多晶体分析方法
（4）测角仪台面：狭缝B、光阑F和计数管G固定于测角仪 台E上 ，台面可以绕O 轴转动（即与样品台的轴心重合）， 轴转动（ 即与样品台的轴心重合） 角度可以从刻度盘K上读取。 角度可以从刻度盘K上读取。
（5）测量动作：样品台H和测 测量动作： 轴转动， 角仪台面可以分别绕O轴转动， 也可机械连动，机械连动时样 也可机械连动， 角时计数管转2 品台转过θ角时计数管转2θ角， 这样设计的目的是使X 这样设计的目的是使X射线在 板状试样表面的入射角经常等 于衍射角， 于衍射角，常称这一动作为θ －2θ连动。在进行分析工作时， 连动。在进行分析工作时， 计数管沿测角仪圆移动， 计数管沿测角仪圆移动，逐一 扫描整个衍射花样。 扫描整个衍射花样。计数器的 转动速率可在0.125 /min～ 0.125° 转动速率可在0.125°/min～ /min之间根据需要调整 之间根据需要调整， 2°/min之间根据需要调整， 衍射角测量的精度为0.01 衍射角测量的精度为0.01°， 0.01° 测角仪扫描范围在顺时针方向 165° 2θ为165°，逆时针时为 100° 100°。
二. 探测器的用途
接收样品衍射线(光子)信号转变为电( 接收样品衍射线(光子)信号转变为电(瞬时脉 冲)信号。 正比计数器 计数器的种类 闪烁计数器 盖革计数器 要求定量关系较为准确的情况下习惯使用正 比计数器，盖革计数器的使用已逐渐减少。 除此以外，还有锂漂移硅计数器、位能正比 计数器等。
1．正比计数器
G-计数管 E-支架 接收(狭缝) F-接收(狭缝)光栏
（3）光路布置：S发出的X 光路布置： 发出的X 射线，投射到试样上， 射线，投射到试样上，衍射 线中可以收敛的部分在光阑 处形成焦点， F处形成焦点，然后进入计 数管G。A和B是为获得平 行的入射线和衍射线而特制 的狭缝， 的狭缝，实质上是只让处于 平行方向的X线通过， 平行方向的X线通过，将其 余的遮挡住。 余的遮挡住。光学布置上要 求S、G（实际是F）位于 同一圆周上， 同一圆周上，这个圆周叫测 角仪圆。 角仪圆。 滤波片放置在衍射光路 一方面限制Kβ线强度， Kβ线强度 中，一方面限制Kβ线强度， 另一方面减少由试样散射出 来的背底强度。 来的背底强度。
结晶化学-第4章-晶体生长实用技术-part1-2016.10.31
一般会有更好效果） 择优选用
S.J.Li, School of Chem., Sichuan Univ.
Solvent
结晶溶剂的选择－实用操作参考 取0.1g目标物质于一小试管中，滴加约1mL
溶剂，加热至沸。 若完全溶解，且冷却后能析出大量晶体，
这种溶剂一般认为合用。 如样品在冷时或热时，都能溶于1mL溶剂中，
则这种溶剂不合用。
S.J.Li, School of Chem., Sichuan Univ.
Solvent
结晶溶剂的选择－实用操作参考 若样品不溶于1mL沸腾溶剂中，再分批加入
溶剂，每次加入0.5mL，并加热至沸。总共 用3mL热溶剂，而样品仍未溶解，这种溶 剂也不合用。 若样品溶于3mL以内的热溶剂中，冷却后 仍无结晶析出，这种溶剂也不合用。
S.J.Li, School of Chem., Sichuan Univ.
Crystal Growing Guide
The Goal
S.J.Li, School of Chem., Sichuan Univ.
Crystal Growing Guide
The Goal The goal in growing crystals for a
Solvent
Choose a solvent in which your compound is moderately soluble.
If the solute is too soluble, this will result in small crystal size.
S.J.Li, School of Chem., Sichuan Univ.
S.J.Li, School of Chem., Sichuan Univ.
S.J.Li, School of Chem., Sichuan Univ.
Solvent
结晶溶剂的选择－实用操作参考 取0.1g目标物质于一小试管中，滴加约1mL
溶剂，加热至沸。 若完全溶解，且冷却后能析出大量晶体，
这种溶剂一般认为合用。 如样品在冷时或热时，都能溶于1mL溶剂中，
则这种溶剂不合用。
S.J.Li, School of Chem., Sichuan Univ.
Solvent
结晶溶剂的选择－实用操作参考 若样品不溶于1mL沸腾溶剂中，再分批加入
溶剂，每次加入0.5mL，并加热至沸。总共 用3mL热溶剂，而样品仍未溶解，这种溶 剂也不合用。 若样品溶于3mL以内的热溶剂中，冷却后 仍无结晶析出，这种溶剂也不合用。
S.J.Li, School of Chem., Sichuan Univ.
Crystal Growing Guide
The Goal
S.J.Li, School of Chem., Sichuan Univ.
Crystal Growing Guide
The Goal The goal in growing crystals for a
Solvent
Choose a solvent in which your compound is moderately soluble.
If the solute is too soluble, this will result in small crystal size.
S.J.Li, School of Chem., Sichuan Univ.
S.J.Li, School of Chem., Sichuan Univ.
第四章 多晶体的分析方法讲解
在底片上所留的衍射花样：一对对的弧对。 根据弧对的位置→θ角→d→晶体结构。
需要注意的是：根据2dsinθ=λ最小的θ角， 对应着最大的晶面间距d。
比如：对于立方晶系
d
a
h2 k2 l2
d最大时，h2+k2+l2最小。
∴ {100}面 {110}面 {111}面
h2+k2+l2=1 h2+k2+l2=2 h2+k2+l2=3
2.试样
多晶试样，粉末(粒度与Debye法的相似） 或块状；
样品框：20 X 15 X 2mm
3.测角仪的光学布置
线焦点S——可使较多的入射线能量照射到试 样上；
狭缝光阑a——限制X射线的水平发散度； 梭拉光阑S1——限制了入射X射线的垂直发散
变化所引起的衍射线条位置相对改变的灵敏程度。
2Rtg 2R
n
2、 和以下因素有关：
4d 2 (n)2
⑴. 相机半径R越大，分辨本领越高；这是利用大直径相机的
主要优点。但是相机直径的增大，会延长曝光时间，并增加由空气散射 而引起的衍射背底。
⑵. θ角越大， 越高；所以衍射花样中高角度线条双线可明显的
圆柱试样的制备：
⑴ 细玻璃丝在粉末中滚动； ⑵ 将粉末填充到玻璃毛细管中； ⑶ 用金属毛细管成型； ⑷ 金属细棒（金属多为多晶体），但要注意
择优取向。
2.底片的安装 (1).正装法：X-ray从底片接口处入射。几何关系与计 算较简单，用于一般物相分析工作；【见下图 中(a)】
(2).反装法：X-ray从底片中心孔射入。适于点阵参数 的确定；【见下图中(b)】
识别Kα和Kβ衍射线的依据
(1).根据布拉格方程:sinθ与波长成正比，由于Kβ的波长比Kα
需要注意的是：根据2dsinθ=λ最小的θ角， 对应着最大的晶面间距d。
比如：对于立方晶系
d
a
h2 k2 l2
d最大时，h2+k2+l2最小。
∴ {100}面 {110}面 {111}面
h2+k2+l2=1 h2+k2+l2=2 h2+k2+l2=3
2.试样
多晶试样，粉末(粒度与Debye法的相似） 或块状；
样品框：20 X 15 X 2mm
3.测角仪的光学布置
线焦点S——可使较多的入射线能量照射到试 样上；
狭缝光阑a——限制X射线的水平发散度； 梭拉光阑S1——限制了入射X射线的垂直发散
变化所引起的衍射线条位置相对改变的灵敏程度。
2Rtg 2R
n
2、 和以下因素有关：
4d 2 (n)2
⑴. 相机半径R越大，分辨本领越高；这是利用大直径相机的
主要优点。但是相机直径的增大，会延长曝光时间，并增加由空气散射 而引起的衍射背底。
⑵. θ角越大， 越高；所以衍射花样中高角度线条双线可明显的
圆柱试样的制备：
⑴ 细玻璃丝在粉末中滚动； ⑵ 将粉末填充到玻璃毛细管中； ⑶ 用金属毛细管成型； ⑷ 金属细棒（金属多为多晶体），但要注意
择优取向。
2.底片的安装 (1).正装法：X-ray从底片接口处入射。几何关系与计 算较简单，用于一般物相分析工作；【见下图 中(a)】
(2).反装法：X-ray从底片中心孔射入。适于点阵参数 的确定；【见下图中(b)】
识别Kα和Kβ衍射线的依据
(1).根据布拉格方程:sinθ与波长成正比，由于Kβ的波长比Kα
(完整版)材料分析方法部分课后习题答案
第一章X 射线物理学基础2、若X 射线管的额定功率为1.5KW，在管电压为35KV 时，容许的最大电流是多少？答：1.5KW/35KV=0.043A。
4、为使Cu 靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6，求滤波片的厚度。
答：因X 光管是Cu 靶，故选择Ni 为滤片材料。
查表得：μ m α＝49.03cm2／g，μ mβ＝290cm2／g，有公式，，，故：，解得:t=8.35um t6、欲用Mo 靶X 射线管激发Cu 的荧光X 射线辐射，所需施加的最低管电压是多少？激发出的荧光辐射的波长是多少？答：eVk=hc/λVk=6.626×10-34×2.998×108/(1.602×10-19×0.71×10-10)=17.46(kv)λ 0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm)其中h为普郎克常数，其值等于6.626×10-34e为电子电荷，等于1.602×10-19c故需加的最低管电压应≥17.46(kv)，所发射的荧光辐射波长是0.071纳米。
7、名词解释：相干散射、不相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应答：⑴当χ射线通过物质时，物质原子的电子在电磁场的作用下将产生受迫振动，受迫振动产生交变电磁场，其频率与入射线的频率相同，这种由于散射线与入射线的波长和频率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干条件，故称为相干散射。
⑵当χ射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后，可以得到波长比入射χ射线长的χ射线，且波长随散射方向不同而改变，这种散射现象称为非相干散射。
⑶一个具有足够能量的χ射线光子从原子内部打出一个K 电子，当外层电子来填充K 空位时，将向外辐射K 系χ射线，这种由χ射线光子激发原子所发生的辐射过程，称荧光辐射。
或二次荧光。
⑷指χ射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量，如入射光子的能量必须等于或大于将K 电子从无穷远移至K 层时所作的功W，称此时的光子波长λ称为K 系的吸收限。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
本章主要内容 第一节 德拜-谢乐法 第二节 其他照相法简介 第三节 X射线衍射仪
3
一、照相法
特征X射线照射多晶体样品 多晶体样品发生衍射 产生衍射花样 采用照相底片记录衍射花样．
第一节 德拜-谢乐法
一、德拜花样的爱瓦尔德图解
德拜花样为一系列同心 衍射环或一系列衍射弧段
O* 反射球
图4-1 粉末法的厄瓦尔德图解
5. 荧光屏 6. 铅玻璃
10
第一节 德拜-谢乐法
二、德拜相的摄照
(一) 相机3种
1) 正装法 X 射线从底片接口射入，从中心孔射出，几何关系 及计算简单，用于一般物相分析
正装法
反装法
偏装法
图4-3 底片安装法
2) 反装法 X 射线从底片中心孔 射入，从接口射出，谱线记录较 全，底片收缩误差小，适用于点 阵参数测定
德拜法中的试样尺寸为φ0.4-0.8×5-10mm的圆柱样品。 制备方法： • （1）用细玻璃丝涂上胶水后，捻动玻璃丝粘结粉末。 • （2）采用石英毛细管、玻璃毛细管来制备试样。将粉末填
入石英毛细管或玻璃毛细管中即制成试样。 • （3）用胶水将粉末调成糊状注入毛细管中，从一端挤出2-
3mm长作为试样。
阳极靶
UK，kV U，kV
滤片
K1, nm K2, nm K, nm K, nm K, nm
Cr 5.98 20~25
V 0.228970 0.229361 0.229100 0.208487 0.207020
Fe 7.10 25~30 Mn 0.193604 0.193998 0.193736 0.175661 0.174346
德拜相机的结构
• 光阑的作用是限制照射到样品光束 的大小和发散度。
• 承光管包括让X射线通过的小铜管 以及在底部安放的黑纸、荧光纸和 铅玻璃。
➢ 黑纸可以挡住可见光到相机的去路， ➢ 荧光纸可显示X射线的位置， ➢ 铅玻璃则可以防护X射线对人体的
有害影响。
第一节 德拜-谢乐法
二、德拜相机的摄照
(一) 相机、底片安装及试样
上式可用于修正试样吸收引起的衍
射线的位置误差
17
第一节 德拜-谢乐法
三、德拜相的误差及修正（自学）
(一) 试样吸收误差
试样对X射线的吸收将使衍射线偏离理论位置。 X射线照
射到半径为的试样，产生顶角为4的衍射圆锥，底片上衍射
弧对的平均理论间距为2L0。但由于试样吸收，使衍射线弧对 间距增大，且衍射线有一定宽度
b
图4-4 试样吸收误差
弧对外缘距离为2L外缘，则有
2L0 = 2L外缘 - 2
(4-1)
Mo 20.0 50~55 Zr 0.070930 0.071359 0.071073 0.063229 0.061978
14
德拜法的实验参数选择
• 获得单色光的方法除了滤波片以外，还可以采用单色 器。
• 单色器实际上是具有一定晶面间距的晶体，通过恰当 的面间距选择和机构设计，可以使入射X射线中仅Kα 产生衍射，其它射线全部被散射或吸收掉。
德拜相机如图4-2所示，X射线从光栏的中心进入，照射 圆柱试样后再进入承光管
相机为圆筒形暗盒，直径一般为 57.3 mm或114.6 mm； 试样长约 10 mm、直径为0.2~1.0 mm，在 曝光过程中，试样以相机轴为轴 转动，以增加参与衍射晶粒数
图4-2 德拜相机示意图
1. 光阑 2. 外壳 3. 试样 4. 承光管
第一篇 材料X射线衍射分析
第一章 X射线物理学基础 第二章 X射线衍射方向 第三章 X射线衍射强度 第四章 多晶体分析方法 第五章 物相分析及点阵参数精确测定 第六章 宏观残余应力的测定及其他应用
1
多晶衍射法
德拜法 照相法 聚焦法
针孔法 衍射仪法
单晶衍射法
劳埃法 周转晶体法 四周衍射仪
第四章 多晶体分析方法
• 以Kα的衍射线作为入射束照射样品是真正的单色光。 • 单色器获得的单色光强度很低，实验中必须延长曝光
时间或衍射线的接受时间。
德拜相的指数标定
• 在获得一张衍射花样的照片后，我们必须确定照 片上每一条衍射线条的晶面指数，这个工作就是 德拜相的指标化。
第一节 德拜-谢乐法
三、德拜相的误差及修正(自学)
3) 偏装法 X 射线从底片的两个
孔射入、射出，可直接计算相机
周长，能消除底片收缩等误差，
是较常用的方法
11
德拜法的试样制备
试样要求： ①试样必须具有代表性； ②试样粉末尺寸大小要适中； ③试样粉末不能存在应力； 脆性材料可以用碾压或用研钵研磨的方法获取；对于塑性 材料（如金属、合金等）可以用锉刀锉出碎屑粉末。
5
德拜照相法
将一个长条形底片圈成一个圆，以试样为圆
德拜
心，以X射线入射方向为直径放置圈成的圆
底片。这样圆圈底片和所有反射圆锥相交形
成一个个弧形线对，从而可以记录下所有衍
射花样，这种方法就是德拜-谢乐照相法。
德拜相机
物理学全明星梦之队
1927年第5届索尔维会议参加者的合影。
德拜相机的结构
• 组成：相机圆筒、光阑、 承光管和位于圆筒中心 的试样架。
4) 管电流 管电流不能超过许用的最大管电流
5) 曝光时间 通常通过试验确定，因为曝光时间与试样、相机
及上述摄照规程的选择等诸多因素有关。如用Cu靶、小直
径相机拍摄Cu试样，曝光时间为30 min，若用Co靶拍摄Fe
样品，则需2 h
13
第一节
二、德拜相的摄照 (二) 摄照规程的选择
德拜-谢乐法
表4-1 拍摄粉末相的常用数据
Co 7.71 30 Fe 0.178897 0.179285 0.179026 0.162079 0.160815
Ni 8.29 30~35 Co 0.165791 0.166175 0.165919 0.150014 0.148807
Cu 8.86 35~40 Ni 0.154056 0.154440 0.154184 0.139222 0.138059
第一节 德拜-谢乐法
二、德拜相的摄照
(二) 摄照规程的选择
1) X 射线管阳极靶材 一般原则为Z靶 ≤Z样 ；若不能满足时， 选择极限为Z靶 =Z样 + 1；Z极小的样品，选用Cu或Mo靶
2) 滤片 Z靶 40 时，Z滤 = Z靶 – 1； Z靶 40 时，Z滤 = Z靶 - 2 3) 管电压 管电压为阳极靶K系谱临界激发电压的3~5倍
3
一、照相法
特征X射线照射多晶体样品 多晶体样品发生衍射 产生衍射花样 采用照相底片记录衍射花样．
第一节 德拜-谢乐法
一、德拜花样的爱瓦尔德图解
德拜花样为一系列同心 衍射环或一系列衍射弧段
O* 反射球
图4-1 粉末法的厄瓦尔德图解
5. 荧光屏 6. 铅玻璃
10
第一节 德拜-谢乐法
二、德拜相的摄照
(一) 相机3种
1) 正装法 X 射线从底片接口射入，从中心孔射出，几何关系 及计算简单，用于一般物相分析
正装法
反装法
偏装法
图4-3 底片安装法
2) 反装法 X 射线从底片中心孔 射入，从接口射出，谱线记录较 全，底片收缩误差小，适用于点 阵参数测定
德拜法中的试样尺寸为φ0.4-0.8×5-10mm的圆柱样品。 制备方法： • （1）用细玻璃丝涂上胶水后，捻动玻璃丝粘结粉末。 • （2）采用石英毛细管、玻璃毛细管来制备试样。将粉末填
入石英毛细管或玻璃毛细管中即制成试样。 • （3）用胶水将粉末调成糊状注入毛细管中，从一端挤出2-
3mm长作为试样。
阳极靶
UK，kV U，kV
滤片
K1, nm K2, nm K, nm K, nm K, nm
Cr 5.98 20~25
V 0.228970 0.229361 0.229100 0.208487 0.207020
Fe 7.10 25~30 Mn 0.193604 0.193998 0.193736 0.175661 0.174346
德拜相机的结构
• 光阑的作用是限制照射到样品光束 的大小和发散度。
• 承光管包括让X射线通过的小铜管 以及在底部安放的黑纸、荧光纸和 铅玻璃。
➢ 黑纸可以挡住可见光到相机的去路， ➢ 荧光纸可显示X射线的位置， ➢ 铅玻璃则可以防护X射线对人体的
有害影响。
第一节 德拜-谢乐法
二、德拜相机的摄照
(一) 相机、底片安装及试样
上式可用于修正试样吸收引起的衍
射线的位置误差
17
第一节 德拜-谢乐法
三、德拜相的误差及修正（自学）
(一) 试样吸收误差
试样对X射线的吸收将使衍射线偏离理论位置。 X射线照
射到半径为的试样，产生顶角为4的衍射圆锥，底片上衍射
弧对的平均理论间距为2L0。但由于试样吸收，使衍射线弧对 间距增大，且衍射线有一定宽度
b
图4-4 试样吸收误差
弧对外缘距离为2L外缘，则有
2L0 = 2L外缘 - 2
(4-1)
Mo 20.0 50~55 Zr 0.070930 0.071359 0.071073 0.063229 0.061978
14
德拜法的实验参数选择
• 获得单色光的方法除了滤波片以外，还可以采用单色 器。
• 单色器实际上是具有一定晶面间距的晶体，通过恰当 的面间距选择和机构设计，可以使入射X射线中仅Kα 产生衍射，其它射线全部被散射或吸收掉。
德拜相机如图4-2所示，X射线从光栏的中心进入，照射 圆柱试样后再进入承光管
相机为圆筒形暗盒，直径一般为 57.3 mm或114.6 mm； 试样长约 10 mm、直径为0.2~1.0 mm，在 曝光过程中，试样以相机轴为轴 转动，以增加参与衍射晶粒数
图4-2 德拜相机示意图
1. 光阑 2. 外壳 3. 试样 4. 承光管
第一篇 材料X射线衍射分析
第一章 X射线物理学基础 第二章 X射线衍射方向 第三章 X射线衍射强度 第四章 多晶体分析方法 第五章 物相分析及点阵参数精确测定 第六章 宏观残余应力的测定及其他应用
1
多晶衍射法
德拜法 照相法 聚焦法
针孔法 衍射仪法
单晶衍射法
劳埃法 周转晶体法 四周衍射仪
第四章 多晶体分析方法
• 以Kα的衍射线作为入射束照射样品是真正的单色光。 • 单色器获得的单色光强度很低，实验中必须延长曝光
时间或衍射线的接受时间。
德拜相的指数标定
• 在获得一张衍射花样的照片后，我们必须确定照 片上每一条衍射线条的晶面指数，这个工作就是 德拜相的指标化。
第一节 德拜-谢乐法
三、德拜相的误差及修正(自学)
3) 偏装法 X 射线从底片的两个
孔射入、射出，可直接计算相机
周长，能消除底片收缩等误差，
是较常用的方法
11
德拜法的试样制备
试样要求： ①试样必须具有代表性； ②试样粉末尺寸大小要适中； ③试样粉末不能存在应力； 脆性材料可以用碾压或用研钵研磨的方法获取；对于塑性 材料（如金属、合金等）可以用锉刀锉出碎屑粉末。
5
德拜照相法
将一个长条形底片圈成一个圆，以试样为圆
德拜
心，以X射线入射方向为直径放置圈成的圆
底片。这样圆圈底片和所有反射圆锥相交形
成一个个弧形线对，从而可以记录下所有衍
射花样，这种方法就是德拜-谢乐照相法。
德拜相机
物理学全明星梦之队
1927年第5届索尔维会议参加者的合影。
德拜相机的结构
• 组成：相机圆筒、光阑、 承光管和位于圆筒中心 的试样架。
4) 管电流 管电流不能超过许用的最大管电流
5) 曝光时间 通常通过试验确定，因为曝光时间与试样、相机
及上述摄照规程的选择等诸多因素有关。如用Cu靶、小直
径相机拍摄Cu试样，曝光时间为30 min，若用Co靶拍摄Fe
样品，则需2 h
13
第一节
二、德拜相的摄照 (二) 摄照规程的选择
德拜-谢乐法
表4-1 拍摄粉末相的常用数据
Co 7.71 30 Fe 0.178897 0.179285 0.179026 0.162079 0.160815
Ni 8.29 30~35 Co 0.165791 0.166175 0.165919 0.150014 0.148807
Cu 8.86 35~40 Ni 0.154056 0.154440 0.154184 0.139222 0.138059
第一节 德拜-谢乐法
二、德拜相的摄照
(二) 摄照规程的选择
1) X 射线管阳极靶材 一般原则为Z靶 ≤Z样 ；若不能满足时， 选择极限为Z靶 =Z样 + 1；Z极小的样品，选用Cu或Mo靶
2) 滤片 Z靶 40 时，Z滤 = Z靶 – 1； Z靶 40 时，Z滤 = Z靶 - 2 3) 管电压 管电压为阳极靶K系谱临界激发电压的3~5倍