xrd衍射仪

X射线衍射技术及其应用

仇乐乐

1 X射线物理学基础 1.1 X射线本质及其波谱

X射线是一种电磁波具有波粒二象性，不可见，波长在0.001-10nm之间，穿透性强并且具有杀伤作用。0.05-0.25nm的X射线用于晶体衍射分析，我们称之为“软X射线”，这也是本文所要论述的重点。对于0.005-0.01nm的X射线用于透射分析和探伤。通常使用的X射线源为X射线管，这是一种装有阴阳极的真空封闭管，阴极为灯丝，阳极为金属靶，靶材可以选用铜、钼、钨等。当灯丝中通入电流后，如果在阴阳两极之间施加电压，则阴极灯丝所发出的电子流将被加速，以高速撞击到金属阳极靶上，就会产生X射线。

X射线谱包括连续X射线谱和特征X射线谱。不同管压下的连续谱的短波端，都有一个突然截止的极限波长值，称为短波限。X射线的连续谱短波限只与管电压有关，随着管电压增高则连续谱各波长强度都增高，连续谱最高强度所对应的波长和短波限都向短波方向移动。电子能量的绝大部分在与阳极靶撞击时生成热能而损失掉，只有百分之一成为X射线，所以需对X射线管采取有效的冷却措施。X射线特征谱只有在管电压超过一定值时才会产生，而这种谱线的波长与管电压、管电流等工作条件无关，只决定于阳极材料，不

结构分析唐老师部分作业汇总

第一次作业

1、请写出晶体的定义。试说明什么是单晶体？什么是多晶体？

定义：质点(原子、离子或分子)在空间按一定规律周期性重复排列构成的固体物质。基本为一个空间点阵所贯穿的整块固体称单晶体，简称单晶；由许多小单晶按不同取向聚集形成的固体称多晶。

2、晶格与点阵是何关系？晶体结构与点阵、结构基元是何关系？原子参数与阵点坐标是何关系？

晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周期性重复地排列所构成的固体物质，将其中周期性排列的重复单元抽象成在空间以同样周期性排列的相同几何点，这些点所构成的阵列称为点阵(lattice)，或空间点阵、空间格子。沿三个不同的方向，通过点阵中的点阵点可以作许多平行的直线族和平行的晶面族，使点阵形成三维网格。这些将点阵点全部包括在其中的网格称为晶格。带有原子、离子、分子或其集团的点阵就是晶格。

晶体结构 = 点阵 + 结构基元

对于点阵点坐标和原子参数，它们对于3个坐标轴的方向是相同的，但是点阵点坐标的度量单位是点阵周期，而原子参数的度量单位是晶胞参数。

3、晶体的晶胞类型共分为哪几种？空间格子(点阵)可分为几类？每一类晶系各有多少种空间点阵格子形式？请分别写出。

晶胞是描述晶体微观结构的基本

结构分析唐老师部分作业汇总

第一次作业

1、请写出晶体的定义。试说明什么是单晶体？什么是多晶体？

定义：质点(原子、离子或分子)在空间按一定规律周期性重复排列构成的固体物质。基本为一个空间点阵所贯穿的整块固体称单晶体，简称单晶；由许多小单晶按不同取向聚集形成的固体称多晶。

2、晶格与点阵是何关系？晶体结构与点阵、结构基元是何关系？原子参数与阵点坐标是何关系？

晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周期性重复地排列所构成的固体物质，将其中周期性排列的重复单元抽象成在空间以同样周期性排列的相同几何点，这些点所构成的阵列称为点阵(lattice)，或空间点阵、空间格子。沿三个不同的方向，通过点阵中的点阵点可以作许多平行的直线族和平行的晶面族，使点阵形成三维网格。这些将点阵点全部包括在其中的网格称为晶格。带有原子、离子、分子或其集团的点阵就是晶格。

晶体结构 = 点阵 + 结构基元

对于点阵点坐标和原子参数，它们对于3个坐标轴的方向是相同的，但是点阵点坐标的度量单位是点阵周期，而原子参数的度量单位是晶胞参数。

3、晶体的晶胞类型共分为哪几种？空间格子(点阵)可分为几类？每一类晶系各有多少种空间点阵格子形式？请分别写出。

晶胞是描述晶体微观结构的基本

X射线衍射仪技术指标

仪器采用当前最先进的技术，能够精确地对金属和非金属多晶样品进行物相定性定量分析，结晶度分析、晶胞参数计算和固溶体分析，微观应力及晶粒大小分析，。仪器包括长寿命陶瓷X光管、X射线发生器、高精密测角仪、高灵敏度探测器、计算机控制系统、数据处理软件、相关应用软件和循环冷却水装置。

1. X射线光源

1.1. X射线发生器部分

*1.1.1 最大输出功率：3kW 1.1.2 额定电压：60kV *1.1.3 额定电流：80mA

1.2 X射线光管部分

1.2.1 X射线光管：Cu靶，陶瓷X光管，2.2 kW

*1.2.2 采用TWIST-TUBE（旋转光管）技术，无需拆卸光管，即可实现光管本身线焦斑和点焦斑的切换。

1.2.3 焦斑大小：0.4 x 12 mm

1.3 电流电压稳定度：优于?0.005% (外电压波动10%)时

1.4 X射线防护：安全连锁机构、剂量符合国标;防护罩外任何一点的计量小于1?Sv/h

2. 测角仪部分

*2.1 测角仪：采用光学编码器技术与步进马达双重定位 *2.2 扫描方式：?/?测角仪，测角仪垂直放置 2.3 2?转动范围：-110?~168?

2.4 测角仪半径：≥200 mm

X射线衍射仪技术指标

仪器采用当前最先进的技术，能够精确地对金属和非金属多晶样品进行物相定性定量分析，结晶度分析、晶胞参数计算和固溶体分析，微观应力及晶粒大小分析，。仪器包括长寿命陶瓷X光管、X射线发生器、高精密测角仪、高灵敏度探测器、计算机控制系统、数据处理软件、相关应用软件和循环冷却水装置。

1. X射线光源

1.1. X射线发生器部分

*1.1.1 最大输出功率：3kW 1.1.2 额定电压：60kV *1.1.3 额定电流：80mA

1.2 X射线光管部分

1.2.1 X射线光管：Cu靶，陶瓷X光管，2.2 kW

*1.2.2 采用TWIST-TUBE（旋转光管）技术，无需拆卸光管，即可实现光管本身线焦斑和点焦斑的切换。

1.2.3 焦斑大小：0.4 x 12 mm

1.3 电流电压稳定度：优于?0.005% (外电压波动10%)时

1.4 X射线防护：安全连锁机构、剂量符合国标;防护罩外任何一点的计量小于1?Sv/h

2. 测角仪部分

*2.1 测角仪：采用光学编码器技术与步进马达双重定位 *2.2 扫描方式：?/?测角仪，测角仪垂直放置 2.3 2?转动范围：-110?~168?

2.4 测角仪半径：≥200 mm

XRD

一、原理

摘自-固体催化剂的研究方法-第十章多晶X射线衍射

决定物质性能的因素除了其分子的化学组成外，还有相关原子在空间结合成分子或物质的方式，即结构型式。

自然界中的晶体大小悬殊、形状各异，然而，深入观察不难发现它们有惊人的一致性。理想的晶体结构是具有一定对称性关系的、周期的、无限的三维点阵结构。一个点阵点代表结构中一个不对称单元。晶体的理想外形和宏观物理性质制约于32点群，而原子和分子水平上的空间结构的对称性则分属于230个空间群。

X 射线是一种电磁波，入射晶体时晶体中产生周期变化的电磁场。原子中的电子和原子核受迫振动，原子核的振动因其质量很大而忽略不计。振动着的电子成为次生 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可相互干涉相互叠加，称之为相干散射或 Bragg 散射，也称衍射。散射波周相一致相互加强的方向称衍射方向。衍射方向取决于晶体的周期或晶胞的大小。衍射强度由晶胞中各个原子及其位置决定。衍射方向和衍射强度均可被一定的实验装置记录下来。 （1）衍射方向 Bragg方程：

晶体的空间点阵可以划分成若干个平面点阵族。平面点阵族是一组相互平行间距相等的平面，以晶面指标 h★k★l★表

目 录

1、 产品概述------------------------------------3

2、 X射线发生器-------------------------------5

3、 测角仪--------------------------------------17

4、 管套与X光管------------------------------26

5、 1810记录控制单元------------------------30

6、 1810控制单元命令------------------------72

7、 1810控制单元操作------------------------80

8、 Y-2000衍射仪操作使用及故障诊断------87

9、 PW1810故障诊断------------------------89

说明书

1

公 司 简 介

丹东奥龙射线仪器有限公司是我国射线仪器行业发展最早、规模最大、技术力量最强的民营高科技企业，是中国射线仪器科研和生产基地。

主要荣誉

●1964年研制生产出中国第一台工业X射线探伤机

●1965年研制生产出中国第一台X射线衍射仪晶体定向仪 ●国家X射线实时成像检测系统

X射线单晶体衍射仪原理简介

X射线单晶体衍射仪

一．引言

X射线单晶体衍射仪的英文名称是X-ray single crystal diffractometer,简写为XRD。

本仪器分析的对象是一粒单晶体，如一粒砂糖或一粒盐。在一粒单晶体中原子或原子团均是周期排列的。将X射线（如Cu的Kα辐射）射到一粒单晶体上会发生衍射，由对衍射线的分析可以解析出原子在晶体中的排列规律，也即解出晶体的结构[1]。物质或由其构成的材料的性能是与晶体的结构密切相关的，如金刚石和石墨都是由纯的碳构成的，由于

它们的晶体结构不同就有着截然不同的性质。

二．X射线单晶体衍射仪测定晶体结构的原理和仪器构造[2,3].

（一）晶体衍射的基本公式

由于晶体中原子是周期排列的，其周期性可用点阵表示。而一个三维点阵可简单地用一个由八个相邻点构成的平行六面体（称晶胞）在三维方向重复得到。一个晶胞形状由它的三个边（a,b,c）及它们间的夹角（γ，α，β）所规定，这六个参数称点阵参数或晶胞参数,见图1。这样一个三维点阵也可以看成是许多相同的平面点阵平行等距排列而成的，这样一族平面点阵称为一个平面点阵族，常用符号HKL（HKL为整数）来表示。一个三维空间点阵划分为

XRD

一、原理

摘自-固体催化剂的研究方法-第十章多晶X射线衍射

决定物质性能的因素除了其分子的化学组成外，还有相关原子在空间结合成分子或物质的方式，即结构型式。

自然界中的晶体大小悬殊、形状各异，然而，深入观察不难发现它们有惊人的一致性。理想的晶体结构是具有一定对称性关系的、周期的、无限的三维点阵结构。一个点阵点代表结构中一个不对称单元。晶体的理想外形和宏观物理性质制约于32点群，而原子和分子水平上的空间结构的对称性则分属于230个空间群。

X 射线是一种电磁波，入射晶体时晶体中产生周期变化的电磁场。原子中的电子和原子核受迫振动，原子核的振动因其质量很大而忽略不计。振动着的电子成为次生 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可相互干涉相互叠加，称之为相干散射或 Bragg 散射，也称衍射。散射波周相一致相互加强的方向称衍射方向。衍射方向取决于晶体的周期或晶胞的大小。衍射强度由晶胞中各个原子及其位置决定。衍射方向和衍射强度均可被一定的实验装置记录下来。 （1）衍射方向 Bragg方程：

晶体的空间点阵可以划分成若干个平面点阵族。平面点阵族是一组相互平行间距相等的平面，以晶面指标 h★k★l★表

XRD技术在材料研究中的应用

摘要：作为一种考察物质微观结构形态的方法，无论在小分子领域，还是在大分子领域，X射线衍射（XRD）所分析和测定的内容基本上是相同的。本文主要介绍了X射线衍射在材料研究中的应用，并举例说明了X射线衍射在分析和测定纳米材料中的应用。

关键词：X射线衍射 物相分析 聚集态结构 结晶度 取向程度

1895年，伦琴在研究阴极射线时发现了X射线。在随后多年的研究中，科学家除发现X射线通过不同物质会留下衬度的像外，还发现X射线很多其他特性，包括很强的穿透能力（甚至能穿透几厘米厚的铝板）、直线传播等，但对X射线的本质还在热烈的探索和激烈的争论中。这个争论持续了很多年，也困扰了科学界很多年：究竟X射线是一种粒子流还是一种波长很短的波?

直到101年前，劳厄等证明X射线对硫酸铜晶体具有衍射能力，揭开了X射线衍射分析晶体结构的序幕。101年的发展，X射线衍射己经成为自然科学乃至医学、考古、历史学等众多学科发展的必备技术。物质世界95%的固体物质都可看作是结晶态的，包括单晶和多晶。利用X射线与固体物质相互作用从而产生衍射这一特性，可以无损、快速和简单地鉴别固体物质的物相组成和晶体结构信息等[1]。

X射线衍射是指X射线受到原子核