X射線衍射儀是利用X射線在晶體中的衍射現(xiàn)象來(lái)獲得衍射后X射線信號(hào)特征,經(jīng)過(guò)處理得到衍射圖譜。分析其衍射圖譜,獲得材料的成分、材料內(nèi)部原子或分子的結(jié)構(gòu)或形態(tài)等信息的研究手段。
X射線衍射儀的原理:
x射線的波長(zhǎng)和晶體內(nèi)部原子面之間的間距相近,晶體可以作為X射線的空間衍射光柵,即一束X射線照射到物體上時(shí),受到物體中原子的散射,每個(gè)原子都產(chǎn)生散射波,這些波互相干涉,結(jié)果就產(chǎn)生衍射。衍射波疊加的結(jié)果使射線的強(qiáng)度在某些方向上加強(qiáng),在其他方向上減弱。分析衍射結(jié)果,便可獲得晶體結(jié)構(gòu)。以上是1912年德國(guó)物理學(xué)家勞厄(M.von Laue)提出的一個(gè)重要科學(xué)預(yù)見(jiàn),隨即被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。1913年,英國(guó)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,不僅成功的測(cè)定了NaCl,KCl等晶體結(jié)構(gòu),還提出了作為晶體衍射基礎(chǔ)的著名公式——布拉格方程:2dsinθ=nλ。
對(duì)于晶體材料,當(dāng)待測(cè)晶體與入射束呈不同角度時(shí),那些滿足布拉格衍射的晶面就會(huì)被檢測(cè)出來(lái),體現(xiàn)在XRD圖譜上就是具有不同的衍射強(qiáng)度的衍射峰。對(duì)于非晶體材料,由于其結(jié)構(gòu)不存在晶體結(jié)構(gòu)中原子排列的長(zhǎng)程有序,只是在幾個(gè)原子范圍內(nèi)存在著短程有序,故非晶體材料的XRD圖譜為一些漫散射饅頭峰。
X射線衍射儀是利用衍射原理,準(zhǔn)確測(cè)定物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu),織構(gòu)及應(yīng)力,準(zhǔn)確的進(jìn)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。