第三章多晶体X射线衍射分析方法1.知识讲解

X射线衍射分析晶体结构
I. 介绍
X射线衍射是一种常用的方法，用于研究固体材料的晶体结构。

通
过对材料中晶格中原子排列的影响让X射线进行衍射，我们可以了解
材料中原子的排列方式及其晶体结构的相关信息。

II. 实验方式
1. 准备X射线衍射仪器：X射线衍射实验通常使用X射线管产生X 射线，然后让X射线照射在样品上，并测量所产生的X射线衍射图样。

X射线衍射实验一般使用X射线粉末衍射仪或者单晶X射线衍射仪。

2. 准备样品：选择所要研究的材料，并将其制备成适当的样品形式，使得X射线能够通过并产生衍射。

3. 进行实验：将样品放置在X射线衍射仪器上，调整仪器使得X
射线照射到样品上。

记录所得到的X射线衍射图样。

III. 操作步骤
1. 打开X射线衍射仪器，并调整X射线管的功率和位置，使得X
射线能够准确地照射到样品上。

2. 将样品放置在样品台上，并调整样品的位置，使得X射线能够穿
过并照射到样品上。

3. 开始进行X射线衍射实验，记录所得到的衍射图样。

根据衍射图
样的特征，分析样品中的晶格结构及原子排列方式。

4. 进行数据处理，计算材料中原子的间距、晶格常数及晶体结构等参数。

IV. 得出的结果
通过X射线衍射实验，我们可以得到材料的晶体结构信息，包括晶格常数、晶胞结构、晶面指数等。

这些信息对于了解材料的性质及应用具有重要意义。

总结：X射线衍射分析是一种非常有用的方法，用于研究材料中的晶体结构。

通过对X射线衍射图样的分析，我们可以了解样品中原子的排列方式及晶格结构，为材料科学研究提供了重要的信息。

多晶X 射线衍射X 射线衍射是探索物质微观结构及结构缺陷等问题的强有力手段。

它不但被用来研究固体，还被用来研究液体，不但应用于晶态物质（单晶体和多晶体），还能应用于非晶态物质以及生物组织等的结构分析。

因此，X 射线学有着极其广泛的应用范围，不但早已成为物理学的一个分支，而且是现代物理分析方法中的一个重要环节。

限于本课程的性质和时间，我们仅就多晶X 射线衍射做简要的介绍，作为X 射线学的入门，等大家以后在研究中遇到具体的问题，再去学习有关的理论和实验技术。

一、X 射线的散射与干涉X 射线与物质的相互作用分为两个方面，一是被原子吸收，产生光电效应；二是被电子散射。

前者这里不讨论。

当光子和原子上束缚较紧的电子相互作用时，光子的行进方向受到影响而发生改变，但它的能量并不损失，故散射线的波长和原来的一样，这种散射波之间可以相互干涉，引起衍射效应，这是相干散射，是取得衍射数据的基础。

当光子和原子的外层电子（结合能很小）相互作用时，光子的一部分能量和动量传给了电子，因而光子的行进方向发生变化，且能量减少，散射线波长将比原来的长些，这种散射线之间是不相干的，不会产生干涉效应，它们构成衍射花样的背底，是有害的，但可用来测量物质内部电子的动量分布。

下面我们仅讨论相干散射：1、自由电子对X 射线的相干散射——散射强度和偏振因数。

在量子力学处理X 射线散射之前，汤姆逊（Thomson ）曾用经典方法研究过这个问题。

在相干散射上，所得结果和量子力学方法处理的结果是一致的，故加以介绍。

相干散射（Coherent ）又称为弹性（elastic ）散射、汤姆逊散射或经典散射（classical scattering ）。

X 射线是电磁波，当它照到自由电子上时，光束中的交变电场就迫使电子作频率相同的振动，于是，电子就成了新的“光源”，向四面八方发射X 射线，称电子发出的X 射线为散射线，而照射电子的X 射线为入射线，由于散射线与入射线之间频率相同，相位滞后恒定，因而散射线之间是能够相互干涉的，所以称这种散射为相干散射。