X射线衍射仪法
X射线主要被原子中紧束缚的外层电子所散射。X射线的散射可以是相干的(波长不变)或非相干的(波长变)。相干散射的光子可以再进行相互干涉并依次产生一些衍射现象。衍射出现的角度(θ)可以与晶体点阵中原子面间距(d)联系起来,因此X射线衍射花样可以研究宝玉石的晶体结构和进行物相鉴定。一、X射线的产生及其性质X射线是波长约0.01~100 Å的电磁波。用于测定晶体结构的X射线,波长为0.50~2.50Å,这个波长范围与晶体点阵面的间距大致相当。波长太长(>2.50Å),样品对X射线吸收太大;波长太短(<0.50Å),衍射线过分集中在低角度区,不易分辨。晶体衍射所用的X射线,通常是在真空度约为10-4Pa的X射线管内,由高电压加速的一束高速运动的电子,冲击阳极金属靶面时产生。由X射线管产生的X射线包含两部分:一部分是具有连续波长的“白色”X射线,另一部分是由阳极金属材料成分决定的、波长一定的特征X射线,如Cu靶的X射线波长λCuKαl=1.5418 Å。二、X射线衍射的原理—布拉格(Bragg)方程晶体的空间点阵可划分为一族平行而等间距的平面点阵(hkl)。同一晶体不同指标的晶面在空间的取向不同,晶面间距d(hkl)也不同。X射线入射到晶体上,对于一族( hkl)平面中的一个点阵面1来说,若要求面上各点的散射线同相,互相加强,则要求入射角θ和衍射角θ′相等,入射线、衍射线和平面法线三者在同一平面内,才能保证光程一样,如图13-1-1所示。平面1,2,3,相邻两个平面的间距为d(hkl),射到面1 上的X射线和射到面2上的X射线的光程差为MB+BN,而MB=BN=d(hkl)sinθ光程差为2d(hkl)sinθ。根据衍射条件,只有光程差为波长的整数倍时,它们才能互相加强而产生衍射。由此得布拉格方程:图13-1-1 晶体晶面产生X射线衍射图解2d(hkl)sinθn=nλ式中:n称为衍射级数,可取1,2,3,…整数;θ为衍射角。晶面指标为(hkl)的一组晶面,由于它和入射X射线取向不同,光程差不同,可产生衍射指标为 hkl,2h2k2l,3h3k3l,…一级,二级,三级,…级衍射。例如晶面指标为(110)这组面,在不同衍射角上可能出现衍射指标为110,220,330,…的衍射线。由于 | sinθn | ≤1,使得 nλ≤2d(hkl),所以n是数目有限的几个整数,n大者θ也大。三、多晶X射线衍射法多晶样品,如翡翠、石英岩、汉白玉等,它们杂乱无章、取向随机地聚集在一起。当单色X射线照到多晶样品上,产生的衍射花样和单晶不同。单晶中一族平面点阵的取向若和入射X射线的夹角为θ,满足衍射条件,则在衍射角2θ处产生衍射,可使胶片感光出一个衍射点,如果X射线照到这种晶体的粉末上,因晶粒有各种取向,同族平面点阵,可形成分布在张角为4θ的圆锥方向上的衍射线,该衍射线是由无数个符合同样衍射条件的晶粒产生的衍射点形成的,如晶体中有许多平面点阵族,相应地形成许多张角不同的衍射圆锥线,共同以入射的X射线为中心轴(如图13-1-2 所示)。多晶X衍射法分为多晶照相法和多晶X射线衍射仪法。图13-1-2 单晶与粉晶衍射示意图1.多晶照相法若放一平板感光胶片于多晶样品前方,衍射线在胶片上感光出一系列同心圆,但只能收集θ值小的部分衍射线。若将感光胶片围成圆筒形,样品位置和圆筒中心线重合,圆筒半径为R。经感光后得粉末衍射图,若某一对粉末衍射线的间距为2L,则4θ=2L/R(弧度)=180×2 L/πR(度),由此通过测量L值,算出每一衍射的衍射角θ。根据θ值即可按布拉格方程求出d值。2.多晶衍射仪法多晶衍射仪法是利用计数管和一套计数放大测量系统,把接收到的衍射光转换成一个大小与衍射光强成正比的讯号记录下来,如图13-1-3。待测样品放在衍射仪圆的中心,计数管始终对准中心,绕中心旋转。样品每转θ,计数管转2θ,记录仪同步转动,逐一地把各衍射线的强度记录下来。多晶衍射所得的基本数据是“d-I”值(衍射面间距和衍射强度),利用这个数据可进行物相分析;将各个衍射线指标化,可求得晶胞参数;根据系统消光可得点阵型式。对于简单的晶体,还可用多晶衍射法测定晶体结构。它也是鉴定各种宝玉石的重要方法,下面简要介绍多晶衍射仪图的特点及其应用。图13-1-3 多晶衍射仪原理各种物相的粉末图都有其特点,纯化合物的粉末图各不相同,正如人的指纹一样,每一种晶体都有它自己的一套特征的“d-I”数据。照相法和衍射仪法各有优缺点,前者需要的样品少,一般为 5~10mg,后者一般需要0.5g 以上的样品。但它简便快速,灵敏度和精确度都高,因此是宝玉石鉴定的好方法。晶体的X光衍射图的横坐标衍射角为2θ,对应衍射角θ可求d值,纵坐标表示强度I。根据特征的“d-I”数据可以查手册或X射线衍射数据库。例如送来鉴定的绿色透明的玉石戒面,利用X 射线多晶衍射仪法鉴定获得衍射图13-1-4,d(I)为:4.30(70),2.92(100),2.83(90),2.49(70)和2.42(60)Å。根据此数据查矿物X射线粉晶手册(中科院贵阳地球化学研究所,1978年)可知该玉石戒面是翡翠。图13-1-4 翡翠戒面的X射线衍射图四、X射线衍射仪法在宝玉石鉴定中的应用X射线衍射仪是鉴定玉石的好方法,它可以不破坏样品,如翡翠、角闪石玉、石英岩玉等做的戒面,耳环和小的挂件等玉石都可以用X射线衍射仪法进行非破坏性的物相鉴定。对于大的玉石雕刻件或宝石则只能破坏样品,碾成粉晶样品(大约0.5克),再用X射线衍射仪法或照相法进行物相鉴定。
X射线衍射仪工作原理是什么?
x射线的波长和晶体内部原子面之间的间距相近,晶体可以作为X射线的空间衍射光栅,即一束X射线照射到物体上时,受到物体中原子的散射,每个原子都产生散射波,这些波互相干涉,结果就产生衍射。对于晶体材料,当待测晶体与入射束呈不同角度时,那些满足布拉格衍射的晶面就会被检测出来,体现在XRD图谱上就是具有不同的衍射强度的衍射峰。对于非晶体材料,由于其结构不存在晶体结构中原子排列的长程有序,只是在几个原子范围内存在着短程有序,故非晶体材料的XRD图谱为一些漫散射馒头峰。X射线衍射仪是利用衍射原理,精确测定物质的晶体结构,织构及应力,精确的进行物相分析,定性分析,定量分析。广泛应用于冶金,石油,化工,科研,航空航天,教学,材料生产等领域。X射线衍射法是一种研究晶体结构的分析方法,而不是直接研究试样内含有元素的种类及含量的方法。当X射线照射晶态结构时,将受到晶体点阵排列的不同原子或分子所衍射。X射线照射两个晶面距为d的晶面时,受到晶面的反射,两束反射X光程差2dsinθ使入射波长的整数倍时,即2dsinθ=nλ(n为整数),两束光的相位一致,发生相长干涉,这种干涉现象称为衍射,晶体对X射线的这种折射规则称为布拉格规则。θ称为衍射角(入射或衍射X射线与晶面间夹角)。n相当于相干波之间的位相差,n=1,2…时各称0级、1级、2级……衍射线。反射级次不清楚时,均以n=1求d。晶面间距一般为物质的特有参数,对一个物质若能测定数个d及与其相对应的衍射线的相对强度,则能对物质进行鉴定。
x-ray检测设备工作原理是什么?
x-ray检测设备的工作原理
1.1 基本原理 X-ray检测设备通过x光线穿透待检测样品,然后在图像探测器上映射出一个X光影像。该影像的形成质量主要由分辨率及对比度决定。成像系统的分辨率取决于X射线。
x-ray检测设备是通过高压加速电子撞击金属板释放出的x-ray穿透样品,留下影像,技术人员通过影像的明暗度来观测样品的相关细节。如上图所示可以检测PCB线路断开,IC缺陷,锡球开裂等一系列的异常。
1.基本概要
x-ray检测设备通过x光穿透待检测样品,然后在图像探测器上映射出一个X光影像,该影像的形成质量主要由分辨率及对比度决定,一般来说x-ray检测仪的光管性能起着非常大的作用,目前卓茂光电的x-ray设备全都采用日本进口滨松HAMAMATSU作为核心部件。
2.x射线管
x射线管主要提供电子从热阴极通过电场,向阳极加速的作用。当电子在几十千伏的高压下迅速提速到高速状态,撞击到阳极体时动能转化释放出X射线。碰撞区域的大小就是X射线源的大小,通过小孔成像原理,我们可以粗略的得知x射线源的大小与清晰度成反比,即x-ray射线源越小,成像越清晰。
3.x射线探测器
x射线探测器弥补了过去化学胶片成像的不足,通过探测器可以节省成本的同时提升效率。
x射线测厚仪原理图
2.2、测厚仪工作原理
对于X射线,在其穿透被测材料后,射线强度I的衰减规律为
式中 I0———入射射线强度;
μ———吸收系数;
h———被测材料的厚度。
当μ和I0一定时,I仅仅是板厚h的函数,所以测出I就可以知道厚度h。
X射线测厚仪原理是根据X射线穿透被测物时的强度衰减来进行转换测量厚度的,即测量被测钢板所吸收的X射线量,根据该X射线的能量值,确定被测件的厚度。由X射线探测头将接收到的信号转换为电信号,经过前置放大器放大,再由专用测厚仪操作系统转换为显示给人们以直观的实际厚度信号。
X射线源辐射强度的大小,与X射线管的发射强度和被测钢板所吸收的X射线强度相关。一个在系统量程范围内的给定厚度,为了确定其所需的X射线能量值,可利用M215型X射线检测仪进行校准。在检测任一特殊厚度时,系统将设定X射线的能量值,使检测能够顺利完成。
在厚度一定的情况下,X射线的能量值为常量。当安全快门打开,X射线将从X射线源和探头之间的被测钢板中通过,被测钢板将一部分能量吸收,剩余的X射线被位于X射线源正上方的探头接收,探头将所接收的X射线转换为与之大小相关的输出电压。如果改变被测钢板的厚度,则所吸收的X射线量也将改变,这将使探头所接收的X射线量发生变化,检测信号也随之发生相应的变化。
X射线面密度测厚仪应用在哪些方面?它具有什么特点?
1、典型应用:
1)锂电池正极涂布,锂电池隔离膜涂布、纸张的面密度测量。
2)应用在锂电池涂布工序时,该设备可放置于涂布机放卷后、涂布头前,测量待涂布基材的面密度;
3)也可以放在烘箱外、收卷前、测量已烘干的极片面密度。
2、产品亮点:
1) 大理石O型架结构,保证长期稳定不变形;
2) 相比国内设备,最大扫描速度可达25m/min;
3) 辐射屏蔽效果<1uSv/h;
4) 进口高精度电离室:测量精度高达±0.25‰;
5) 可与涂布机形成闭环控制;
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X射线衍射仪工作原理
X射线衍射仪工作原理
x射线的波长和晶体内部原子面之间的间距相近,晶体可以作为X射线的空间衍射光栅,即一束X射线照射到物体上时,受到物体中原子的散射,每个原子都产生散射波,这些波互相干涉,结果就产生衍射。衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上加强,在其他方向上减弱。分析衍射结果,便可获得晶体结构。以上是1912年德国物理学家劳厄(M.von Laue)提出的一个重要科学预见,随即被实验所证实。1913年,英国物理学家布拉格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)在劳厄发现的基础上,不仅成功的测定了NaCl,KCl等晶体结构,还提出了作为晶体衍射基础的著名公式——布拉格方程:2dsinθ=nλ。
对于晶体材料,当待测晶体与入射束呈不同角度时,那些满足布拉格衍射的晶面就会被检测出来,体现在XRD图谱上就是具有不同的衍射强度的衍射峰。对于非晶体材料,由于其结构不存在晶体结构中原子排列的长程有序,只是在几个原子范围内存在着短程有序,故非晶体材料的XRD图谱为一些漫散射馒头峰。
X射线衍射仪是利用衍射原理,精确测定物质的晶体结构,织构及应力,精确的进行物相分析,定性分析,定量分析。广泛应用于冶金,石油,化工,科研,航空航天,教学,材料生产等领域。
x射线机的基本组成
X射线 是由于原子内层电子受到激发产生。
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X射线机 X射线机是一种用来产生x射线的设备.它可以分为工业用x射线机和医用x射线机。工业用x射线机可以按照产生射线的强度分硬射线机和软射线机。用于理化检测的衍射分析仪等属于软射线,而用于大,厚材料的检测的事硬射线。应射线的产生可以用高压电的办法,如100Kv 或300Kv的电压加到x射线管字上,产生的射线可以穿透5--50mm的钢板。而用电子加速器的办法可以产生穿透100mm以上的钢板的射线。使用高压电办法的机器可分为,便携式,和 移动式(固定式)。
X射线机原理及构造、X射线的发现1895年德国物理学家伦琴(W.C.RÖntgen)在研究阴极射线管中气体放电现象时,用一只嵌有两个金属电极(一个叫做阳极,一个叫做阴极)的密封玻璃管,在电极两端加上几万伏的高压电,用抽气机从玻璃管内抽出空气。为了遮住高压放电时的光线(一种弧光)外泄,在玻璃管外面套上一层黑色纸板。他在暗室中进行这项实验时,偶然发现距离玻璃管两米远的地方,一块用铂氰化钡溶液浸洗过的纸板发出明亮的荧光。再进一步试验,用纸板、木板、衣服及厚约两千页的书,都遮挡不住这种荧光。更令人惊奇的是,当用手去拿这块发荧光的纸板时,竞在纸板上看到了手骨的影像。当时伦琴认定:这是一种人眼看不见、但能穿透物体的射线。因无法解释它的原理,不明它的性质,故借用了数学中代表未知数的“X”作为
代号,称为“X”射线(或称X射线或简称X线)。这就是X射线的发现与名称的由来。工业射线机正是使用了这种特性,利用高压变压器加在两个金属电极上的高压产生射线。射线机用于航天,石油建设,天然气管道,锅炉,压力容器等无损探伤中不可缺少的设备。工业射线机分周向,《H》图一。和定向《Q》图二。周向360度发射射线。定向是60度发射射线。另又分电压高低。从10千伏到450千伏不等,千伏电压越高,则射线强度越大。
概述
波长介于 紫外线 和 γ射线 间的 电磁辐射 。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现,故又称伦琴射线。波长小于0.1埃的称超硬X射线,在0.1~1埃范围内的称硬X射线,1~10埃范围内的称软X射线。实验室中X射线由X射线管产生,X射线管是具有阴极和阳极的真空管,阴极用钨丝制成,通电后可发射热电子,阳极(就称靶极)用高熔点金属制成(一般用钨,用于晶体结构分析的X射线管还可用铁、铜、镍等材料)。用几万伏至几十万伏的高压加速电子,电子束轰击靶极,X射线从靶极发出。电子轰击靶极时会产生高温,故靶极必须用水冷却,有时还将靶极设计成转动式的。
[编辑本段]特点
X射线的特征是波长非常短,频率很高,其波长约为(20~0.06)×10-8厘米之间。因此X射线必定是由于原子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的。所以X射线光谱是原子中最靠内层的电子跃迁时发出来的,而光学光谱则是外层的电子跃迁时发射出来的。X射线在电场磁场中不偏转。这说明X射线是不带电的粒子流,因此能产生干涉、衍射现象。
X射线谱由连续谱和标识谱两部分组成 ,标识谱重叠在连续谱背景上,连续谱是由于高速电子受靶极阻挡而产生的 轫致辐射 ,其短波极限λ 0 由加速电压V决定:λ 0 = hc /( ev )为普朗克常数, e 为电子电量, c 为真空中的光速。标识谱是由一系列线状谱组成,它们是因靶元素内层电子的跃迁而产生,每种元素各有一套特定的标识谱,反映了原子壳层结构 。同步辐射源可产生高强度的连续谱X射线,现已成为重要的X射线源。
X射线具有很高的穿透本领,能透过许多对可见光不透明的物质,如墨纸、木料等。这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光,使照相底片感光以及空气电离等效应,波长越短的X射线能量越大,叫做硬X射线,波长长的X射线能量较低,称为软X射线。当在真空中,高速运动的电子轰击金属靶时,靶就放出X射线,这就是X射线管的结构原理。
[编辑本段]分类
放出的X射线分为两类:
(1)如果被靶阻挡的电子的能量,不越过一定限度时,只发射连续光谱的辐射。这种辐射叫做轫致辐射,连续光谱的性质和靶材料无关。
(2)一种不连续的,它只有几条特殊的线状光谱,这种发射线状光谱的辐射叫做特征辐射,特征光谱和靶材料有关。
[编辑本段]应用
医用诊断X线机 医用X线机医学上常用作辅助检查方法之一。临床上常用的x线检查方法有透视和摄片两种。透视较经济、方便,并可随意变动受检部位作多方面的观察,但不能留下客观的记录,也不易分辨细节。摄片能使受检部位结构清晰地显示于x线片上,并可作为客观记录长期保存,以便在需要时随时加以研究或在复查时作比较。必要时还可作x线特殊检查,如断层摄影、记波摄影以及造影检查等。选择何种x线检查方法,必须根据受检查的具体情况,从解决疾病(尤其是骨科疾病[1])的要求和临床需要而定。x线检查仅是临床辅助诊断方法之一。
工业中用来探伤。长期受X射线辐射对人体有伤害 。X射线[2]可激发荧光、使气体电离、使感光乳胶感光,故X射线可用电离计、闪烁计数器和感光乳胶片等检测。晶体的点阵结构对X射线可产生显著的衍射作用,X射线衍射法已成为研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段。
[编辑本段]发现
1895年11月8日是一个星期五。晚上,德国慕尼黑伍尔茨堡大学的整个校园都沉浸在一片静悄悄的气氛当中,大家都回家度周末去了。但是还有一个房间依然亮着灯光。灯光下,一位年过半百的学者凝视着一叠灰黑色的照相底片在发呆,仿佛陷入了深深的沉思……
他在思索什么呢?原来,这位学者以前做过一次放电实验,为了确保实验的精确性,他事先用锡纸和硬纸板把各种实验器材都包裹得严严实实,并且用一个没有安装铝窗的阴极管让阴极射线透出。可是现在,他却惊奇地发现,对着阴极射线发射的一块涂有氰亚铂酸钡的屏幕(这个屏幕用于另外一个实验)发出了光.而放电管旁边这叠原本严密封闭的底片,现在也变成了灰黑色—这说明它们已经曝光了!
这个一般人很快就会忽略的现象,却引起了这位学者的注意,使他产生了浓厚的兴趣。他想:底片的变化,恰恰说明放电管放出了一种穿透力极强的新射线,它甚至能够穿透装底片的袋子!一定要好好研究一下。不过—既然目前还不知道它是什么射线,于是取名“X射线”。
于是,这位学者开始了对这种神秘的X射线的研究。
他先把一个涂有磷光物质的屏幕放在放电管附近,结果发现屏幕马上发出了亮光。接着,他尝试着拿一些平时不透光的较轻物质—比如书本、橡皮板和木板—放到放电管和屏幕之间去挡那束看不见的神秘射线,可是谁也不能把它挡住,在屏幕上几乎看不到任何阴影,它甚至能够轻而易举地穿透15毫米厚的铝板!直到他把一块厚厚的金属板放在放电管与屏幕之间,屏幕上才出现了金属板的阴影—看来这种射线还是没有能力穿透太厚的物质。实验还发现,只有铅板和铂板才能使屏不发光,当阴极管被接通时,放在旁边的照相底片也将被感光,即使用厚厚的黑纸将底片包起来也无济于事。
接下来更为神奇的现象发生了, 一天晚上伦琴很晚也没回家,他的妻子来实验室看他,于是他的妻子便成了在那不明辐射作用下在照相底片上留下痕迹的第一人。伦琴拍摄的第一张X线片当时伦琴要求他的妻子用手捂住照相底片。当显影后,夫妻俩在底片上看见了手指骨头和结婚戒指的影象。
这一发现对于医学的价值可是十分重要的,它就像给了人们一副可以看穿肌肤的“眼镜”,能够使医生的“目光”穿透人的皮肉透视人的骨骼,清楚地观察到活体内的各种生理和病理现象。根据这一原理,后来人们发明了X光机,X射线已经成为现代医学中一个不可缺少的武器。当人们不慎摔伤之后,为了检查是不是骨折了,不是总要先到医院去“照一个片子”吗?这就是在用X射线照相啊!
这位学者虽然发现了X射线,但当时的人们—包括他本人在内,都不知道这种射线究竟是什么东西。直到20世纪初,人们才知道X射线实质上是一种比光波更短的电磁波,它不仅在医学中用途广泛,成为人类战胜许多疾病的有力武器,而且还为今后物理学的重大变革提供了重要的证据。正因为这些原因,在1901年诺贝尔奖的颁奖仪式上,这位学者成为世界上第一个荣获诺贝尔奖物理奖的人。
人们为了纪念伦琴,将X射线命名为伦琴射线。
X射线衍射仪的工作原理
X射线衍射仪工作原理
X射线是利用衍射原理,精确测定物质的晶体结构,织构及应力。对物质进行物相分析、定性分析、定量分析。广泛应用于冶金、石油、化工、科研、航空航天、教学、材料生产等领域。
特征X射线是一种波长很短(约为20~0.06nm)的电磁波,能穿透一定厚度的物质,并能使荧光物质发光、照相乳胶感光、气体电离。在用电子束轰击金属“靶”产生的X射线中,包含与靶中各种元素对应的具有特定波长的X射线,称为特征(或标识)X射线。考虑到X射线的波长和晶体内部原子间的距离相近,1912年德国物理学家劳厄(M.von Laue)提出一个重要的科学预见:晶体可以作为X射线的空间衍射光,即当一束X射线通过晶体时将发生衍射,衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上加强,在其他方向上减弱。分析在照相底片上得到的衍射花样,便可确定晶体结构。这一预见随即为实验所验证。1913年英国物理学家布拉格父子(W. H. Bragg, W. .L Bragg)在劳厄发现的基础上,不仅成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构,并提出了作为晶体衍射基础的著名公式──布拉格定律:
2dsinθ=nλ
式中λ为X射线的波长,n为任何正整数。当X射线以掠角θ(入射角的余角,又称为布拉格角)入射到某一点阵晶格间距为d的晶面面上时,在符合上式的条件下,将在反射方向上得到因叠加而加强的衍射线。
X射线衍射的应用
1、当X射线波长λ已知时(选用固定波长的特征X射线),采用细粉末或细粒多晶体的线状样品,可从一堆任意取向的晶体中,从每一θ角符合布拉格条件的反射面得到反射。测出θ后,利用布拉格公式即可确定点阵平面间距d、晶胞大小和晶胞类型;
2、利用X射线结构分析中的粉末法或德拜-谢乐(Debye—Scherrer)法的理论基础,测定衍射线的强度,就可进一步确定晶胞内原子的排布。
3、而在测定单晶取向的劳厄法中所用单晶样品保持固定不变动(即θ不变),以辐射线束的波长λ作为变量来保证晶体中一切晶面都满足布拉格条件,故选用连续X射线束。再把结构已知晶体(称为分析晶体)用来作测定,则在获得其衍射线方向θ后,便可计算X射线的波长λ,从而判定产生特征X射线的元素。这便是X射线谱术,可用于分析金属和合金的成分
4、X射线衍射在金属学中的应用:
X射线衍射现象发现后,很快被用于研究金属和合金的晶体结构,已经成为研究晶体物质和某些非晶态物质微观结构的有效方法。
(1)物相分析是X射线衍射在金属中用得最多的方面,又分为定性分析和定量分析。定性分析是把对待测材料测得的点阵平面间距及衍射强度与标准物相的衍射数据进行比较,以确定材料中存在的物相;定量分析则根据衍射花样的强度,确定待测材料中各相的比例含量。
(2)精密测定点阵参数常用于相图的固态溶解度曲线的绘制。溶解度的变化往往引起点阵常数的变化;当达到溶解限后,溶质的继续增加引起新相的析出,不再引起点阵常数的变化。这个转折点即为溶解限。另外点阵常数的精密测定可获得单位晶胞原子数,从而可确定固溶体类型;还可以计算出密度、膨胀系数等有用的物理常数。
(3)取向分析包括测定单晶取向和多晶的结构(如择优取向)。测定硅钢片的取向就是一例。另外,为研究金属的范性形变过程,如孪生、滑移、滑移面的转动等,也与取向的测定有关。
(4)晶粒(嵌镶块)大小和微观应力的测定由衍射花样的形状和强度可计算晶粒和微应力的大小。在形变和热处理过程中这两者有明显变化,它直接影响材料的性能。
(5)宏观应力的测定宏观残留应力的方向和大小,直接影响机器零件的使用寿命。利用测定点阵平面在不同方向上的间距的改变,可计算出残留应力的大小和方向。
(6)对晶体结构不完整性的研究包括对层错、位错、原子静态或动态地偏离平衡位置,短程有序,原子偏聚等方面的研究(见晶体缺陷)。
(7)合金相变包括脱溶、有序无序转变、母相新相的晶体学关系,等等。
(8)结构分析对新发现的合金相进行测定,确定点阵类型、点阵参数、对称性、原子位置等晶体学数据。
(9)液态金属和非晶态金属研究非晶态金属和液态金属结构,如测定近程序参量、配位数等。
(10)特殊状态下的分析在高温、低温和瞬时的动态分析。
X射线粉末衍射仪的介绍
XRD即X射线衍射,通常应用于晶体结构的分析。X射线是一种电磁波,入射到晶体时在晶体中产生周期性变化的电磁场。引起原子中的电子和原子核振动,因原子核的质量很大振动忽略不计。振动着的电子是次生X射线的波源,其波长、周相与入射光相同。基于晶体结构的周期性,晶体中各个电子的散射波相互干涉相互叠加,称之为衍射。散射波周相一致相互加强的方向称衍射方向,产生衍射线。X射线对于晶体的衍射强度是由晶体晶胞中原子的元素种类、数目及其排列方式决定的。X射线衍射仪是利用X射线衍射法对物质进行非破坏性分析的仪器,由X射线发生器、测角仪、X射线强度测量系统以及衍射仪控制与衍射数据采集、处理系统四大部分组成。
X射线衍射分析的简介
X射线衍射相分析(phase analysis of xray diffraction)利用X射线在晶体物质中的衍射效应进行物质结构分析的技术。每一种结晶物质,都有其特定的晶体结构,包括点阵类型、晶面间距等参数,用具有足够能量的x射线照射试样,试样中的物质受激发,会产生二次荧光X射线(标识X射线),晶体的晶面反射遵循布拉格定律。通过测定衍射角位置(峰位)可以进行化合物的定性分析,测定谱线的积分强度(峰强度)可以进行定量分析,而测定谱线强度随角度的变化关系可进行晶粒的大小和形状的检测。