最新材料分析 X射线衍射分析ppt课件.ppt

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1、材料分析X射线衍射分析C27H34KNP2Si二：X射线在近代科学和工艺上的应用：1.X射线透视技术。2.X射线光谱技术。3.X射线衍射技术-物相分析。利用X射线通过晶体时会发生衍射效应这一特性来确定结晶物质的物相的方法，称为X射线物相分析法。目前，X射线物相分析法作为鉴别物相的一种有效的手段，已在地质、建材、土壤、冶金、石油、化工、高分子物质、药物、纺织、食品等许多领域中得到了广泛的应用。第一章X射线物理基础1.1X射线的本质X射线从本质上说，和无线电波、可见光、射线一样，也是一种电磁波，其波长范围在0.0

2、1—100埃之间，介于紫外线和射线之间，但没有明显的界限。１０－１５１０－１０１０－５１００１０５１Å１nm１μm１mm１cm１m１km波长（ｍ）Ｘ射线可见光微波无线电波UVIRγ射线X射线与可见光的区别:两者本质上都是电磁波,都会产生干涉,衍射等现象;但是X射线波长比可见光短的多,能量比可见光大的多;X射线能穿透可见光不能穿透的物质,在一般条件下X射线不能被反射,几乎完全不发生折射等等.总的说来X射线的粒子性比可见光显著的多.X射线产生的条件:能够提供足够供衍射实验使用的X射线，目前都是以阴极射线（即高速度

3、的电子流轰击金属靶）的方式获得的，所以要获得X射线必须具备如下条件：1.电子源（阴极）产生自由电子，加热钨丝发射热电子。2.靶材（阳极）设置自由电子撞击的靶子，如阳极靶，用以产生X射线。3.高压发生器用以加速自由电子朝阳极靶方向加速运动。4.真空将阴阳极封闭于小于133.310-6Pa的高真空中，保持两极纯洁，促使加速电子无阻挡地撞击到阳极靶上。X射线管是产生X射线的源泉(1)阴极阴极的功能是发射电子。它由钨丝制成，在通以一定的电流加热后便能释放出热辐射电子。为使电子束集中，在阴极灯丝外加上聚焦罩，并使灯丝与

4、聚焦罩之间始终保持100-400V的电位差。X射线管-产生X射线的装置柱状和圆盘状靶：受电子轰击的部位不断的移动,使受热面积大为分散,从而可以提高功率(2)阳极阳极又称之为靶(target)。是使电子突然减速并发射x射线的地方。常用靶材主要有Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Ag、w等，在软x射线装置中常用Al靶。阴极发射的热电子以高速撞击阳极靶面,其中一小部分动能转变成X射线,而其中大部分电子动能,约99%转变成热能.因此阳极靶要用水冷.(3)窗口窗口是x射线射出的通道。通常窗口有两个或四个，窗口材料要求既

5、要有足够的强度以维持管内的高真空，又要对x射线的吸收较小，玻璃对x射线的吸收较大，所以不用，较好的材料是金属Be，有时也用硼酸铍锂构成的林德曼玻璃.1.2X射线谱X射线谱指的是X射线强度I随波长λ变化的关系曲线。X射线的强度大小决定于单位时间内通过与X射线传播方向垂直的单位面积上的光量子数。实验证明X射线管是产生X射线谱分为两类:连续X射线和特征X射线1. 连续X射线谱连续X射线谱是由某一短波限开始的一系列连续波长组成。它具有如下的规律和特点：（1）、当增加X射线管压时，各波长射线的相对强度一致增高，最大强度波

6、长λm和短波限λ0变小。（2）、当管压保持不变，增加管流时，各种波长的X射线相对强度一致增高，但λm和短波限λ0数值大小不变。（3）、当改变阳极靶元素时，各种波长的相对强度随元素的原子序数的增加而增加。为什么会产生连续谱呢?按照经典电动理论的观点,当X射线管中高速电子与阳极靶碰撞时,产生极大的速度变化,电子失去一部分能量,以光子的形式辐射出去.每碰撞一次产生一个光子.假设管电流为10mA，则可以计算，每秒到达阳极靶上的电子数可达6.25х10l6个.如此之多的电子到达靶上的时间和条件不会相同，并且绝大多数到达靶

7、上的电子要经过多次碰撞，逐步把能量释放到零，同时产生一系列能量为hvi的光子序列，即形成连续谱。在极限情况下，极少数的电子在一次碰撞中将全部能量一次性转化为一个光量子，这个光量子便具有最高能量和最短的波长，即λ0。一般情况下光子的能量只能小于或等于电子的能量。它的极限情况为:连续谱短波限只与管压有关2. 特征X射线谱特征X射线具有特定的波长，且波长取决于阳极靶元素的原子序数，只有当管压超过某一特定值时才能产生特征X射线。特征X射线谱是叠加在连续X射线谱上的。产生特征X射线最低电压叫激发电压。1)特征X射线的产生

8、特征x射线谱产生的机理与连续谱的不同，它的产生与阳极靶物质的原子结构紧密相关的。原子系统中的电于遵从泡利不相容原理连续地分布在K，L，M，N，…等不同能级的壳层上，而且能量最低原理首先填充至靠近原子核的K壳层，再依次充填L，M，N…层。各壳层的能量由里到外逐渐增加。当外来的高速度粒子(电子或光子)的能量足够大时，可以将壳层中某个电子击出去，或击到原子系统之外，或使这个电子填到未满的高能