X射線衍射的一些常見問題分析

　　

　　X射線衍射作為一電磁波投射到晶體中時(shí)，會(huì)受到晶體中原子的散射，而散射波就像從原子中心發(fā)出，每個(gè)原子中心發(fā)出的散射波類似于源球面波。由于原子在晶體中是周期排列的，這些散射球波之間存在固定的相位關(guān)系，會(huì)導(dǎo)致在某些散射方向的球面波相互加強(qiáng)，而在某些方向上相互抵消，從而出現(xiàn)衍射現(xiàn)象。

　　

　　每種晶體內(nèi)部的原子排列方式是單一的，因此對(duì)應(yīng)的衍射花樣是單一的，類似于人的指紋，因此可以進(jìn)行物相分析。其中，衍射花樣中衍射線的分布規(guī)律是由晶胞的大小、形狀和位向決定。衍射線的強(qiáng)度是由原子的種類和它們?cè)诰О械奈恢脹Q定。

　　

　　X射線衍射常見問題：

　　

　　1）在做X射線衍射時(shí)，如果選用不同的陽極靶材，例如用銅靶或者鈷靶，得到的衍射譜圖會(huì)一樣嗎？如果不同的話，峰的位置和強(qiáng)度有啥變化嗎？有規(guī)律嗎？

　　

　　不同的靶，其X射線特征波長(zhǎng)不同，根據(jù)布拉格方程2dsinθ=nλ，某一間距為d的晶面族其衍射角將不同，各間距值的晶面族的衍射角將表現(xiàn)出有規(guī)律的改變。因此，使用不同靶材的X射線管所得到的衍射圖上的衍射峰的位置是不相同的，衍射峰位置的變化是有規(guī)律的。（每種晶體結(jié)構(gòu)的晶面間距d是固定的，與何種靶材X射線管無關(guān)）

　　

　　衍射圖上衍射峰間的相對(duì)強(qiáng)度主要決定于晶體的結(jié)構(gòu)，但是由于樣品的吸收性質(zhì)也和入射線的波長(zhǎng)有關(guān)。因此同一樣品用不同靶所取得的圖譜上衍射峰間的相對(duì)強(qiáng)度會(huì)稍有差別，與靶材有關(guān)。

　　

　　（2）獲得了一批Co合金試樣的XRD衍射數(shù)據(jù)，試樣中Co含量超過95%。試樣的譜線均在純鈷譜線左側(cè)，低角度譜線偏離0.2度左右，高角度譜線偏離0.3-0.4度左右。請(qǐng)問它們是第二相固溶引起的嗎？它們與固溶程度有什么定性和定量的關(guān)系？

　　

　　根據(jù)布拉格公式，峰位置向左偏移，相當(dāng)于d值變大了，反映其晶胞參數(shù)變大了，說明在Co的晶格中滲入了其他的原子。另外，沒有出現(xiàn)新的衍射峰，說明是鋁的無序固溶體，保持著純鋁的晶體結(jié)構(gòu)。

　　

　　（3）已知X射線衍射數(shù)據(jù)，如何計(jì)算晶粒尺寸晶格常數(shù)和畸變？

　　

　　根據(jù)衍射峰的峰形數(shù)據(jù)可以計(jì)算晶粒尺寸晶格常數(shù)和畸變。在衍射峰的寬化僅由于晶粒的細(xì)小產(chǎn)生的情況下，根據(jù)衍射峰的寬化量應(yīng)用Scherrer公式便可以估算晶粒在該衍射方向上的厚度。