X射线衍射仪的工作原理 X射线衍射仪的工作原理介绍
1、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，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。
2、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。
3、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。
大学理工类都有什么专业
1、通信工程通信工程专业（Communication Engineering）是信息与通信工程一级学科下属的本科专业。该专业学生主要学习通信系统和通信网方面的基础理论、组成原理和设计方法，受到通信工程实践的基本训练，具备从事现代通信系统和网络的设计、开发、调测和工程应用的基本能力。2、软件工程软件工程是一门研究用工程化方法构建和维护有效的、实用的和高质量的软件的学科。它涉及程序设计语言、数据库、软件开发工具、系统平台、标准、设计模式等方面。在现代社会中，软件应用于多个方面。典型的软件有电子邮件、嵌入式系统、人机界面、办公套件、操作系统、编译器、数据库、游戏等。同时，各个行业几乎都有计算机软件的应用，如工业、农业、银行、航空、政府部门等。3、电子信息工程电子信息工程是一门应用计算机等现代化技术进行电子信息控制和信息处理的学科，主要研究信息的获取与处理，电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成。电子信息工程专业是集现代电子技术、信息技术、通信技术于一体的专业。本专业培养掌握现代电子技术理论、通晓电子系统设计原理与设计方法，具有较强的计算机、外语和相应工程技术应用能力，面向电子技术、自动控制和智能控制、计算机与网络技术等电子、信息、通信领域的宽口径、高素质、德智体全面发展的具有创新能力的高级工程技术人才。4、车辆工程车辆工程专业是一门普通高等学校本科专业，属机械类专业，基本修业年限为四年，授予工学学士学位。2012年，车辆工程专业正式出现于《普通高等学校本科专业目录》中。车辆工程专业培养掌握机械、电子、计算机等方面工程技术基础理论和汽车设计、制造、试验等方面专业知识与技能。了解并重视与汽车技术发展有关的人文社会知识，能在企业、科研院（所）等部门，从事与车辆工程有关的产品设计开发、生产制造、试验检测、应用研究、技术服务、经营销售和管理等方面的工作，具有较强实践能力和创新精神的高级专门人才。5、土木工程土木工程（Civil Engineering）是建造各类土地工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等技术活动，也指工程建设的对象。即建造在地上或地下、陆上，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水排水以及防护工程等。土木工程是指除房屋建筑以外，为新建、改建或扩建各类工程的建筑物、构筑物和相关配套设施等所进行的勘察、规划、设计、施工、安装和维护等各项技术工作及其完成的工程实体。专业老师在线权威答疑 zy.offercoming.com
理工学科是什么
理工学科是指理学和工学两大学科。理工，是一个广大的领域包含物理、化学、生物、工程、天文、数学及前面六大类的各种运用与组合。
理学
理学是中国大学教育中重要的一支学科,是指研究自然物质运动基本规律的科学,大学理科毕业后通常即成为理学士。与文学、工学、教育学、历史学等并列，组成了我国的高等教育学科体系。
理学研究的内容广泛，本科专业通常有：数学与应用数学、信息与计算科学、物理学、应用物理学、化学、应用化学、生物科学、生物技术、天文学、地质学、地球化学、地理科学、资源环境与城乡规划管理、地理信息系统、地球物理学、大气科学、应用气象学、海洋科学、海洋技术、理论与应用力学、光学、材料物理、材料化学、环境科学、生态学、心理学、应用心理学、统计学等。
工学
工学是指工程学科的总称。包含 仪器仪表 能源动力 电气信息 交通运输 海洋工程 轻工纺织 航空航天 力学生物工程 农业工程 林业工程 公安技术 植物生产 地矿 材料 机械 食品 武器 土建 水利测绘 环境与安全 化工与制药 等专业。
X射线粉末衍射仪和X射线衍射仪又什么区别分别做什么
X射线粉末衍射仪, 针对于测试样品为粉末;X射线衍射仪 , 包括粉末衍射、单晶衍射、高温衍射仪等等 !X射线衍射仪包含X射线粉末衍射仪!由于物质要形成比较大的单晶颗粒很困难.所以目前X射线粉末衍射技术是主流的X射线衍射分析技术.单晶衍射可以分析出物质分子内部的原子的空间结构.粉末衍射也可以分析出空间结构.但是大分子（比如蛋白质等）等复杂的很难分析.X射线粉末衍射可以:1,判断物质是否为晶体.2,判断是何种晶体物质.3,判断物质的晶型.4,计算物质结构的应力.5,定量计算混合物质的比例.6,计算物质晶体结构数据.7,和其他专业相结合会有更广泛的用途.比如可以通过晶体结构来判断物质变形,变性,反应程度等!我们年初买了一台莱雷科技的衍射仪，不管是便携还是精准度，都挺赞的！希望可以帮到你....
x射线衍射、x荧光、直读光谱3种仪器，都有哪些区别，原理是什么？检测领域？
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射线衍射仪是利用X射线衍射原理研究物质内部微观结构的一种大型分析仪器，广泛应用于各大、专院校，科研院所及厂矿企业。 基本构造 X射线衍射仪的形式多种多样, 用途各异, 但其基本构成很相似, 图4为X射线衍射仪的基本构造原理图, 主要部件包括4部分。 （1） 高稳定度X射线源 提供测量所需的X射线, 改变X射线管阳极靶材质可改变X射线的波长, 调节阳极电压可控制X射线源的强度。 （2） 样品及样品位置取向的调整机构系统 样品须是单晶、粉末、多晶或微晶的固体块。 （3） 射线检测器 检测衍射强度或同时检测衍射方向, 通过仪器测量记录系统或计算机处理系统可以得到多晶衍射图谱数据。 （4） 衍射图的处理分析系统 现代X射线衍射仪都附带安装有专用衍射图处理分析软件的计算机系统, 它们的特点是自动化和智能化。 X射线荧光
X ray fluorescence 物质受原级X射线或其他光子源照射，受激产生次级X射线的现象。 它只包含特征X射线，没有连续X射线。分别以原级、一级、二级X射线激发，可产生一级、二级、三级X射线荧光。 直读光谱仪直读光谱仪，适合于户外名种应用，不管是用于压力容器内部分析、管道原位分析还是工场分析都没有任何问题。因为它是密封在一个温度稳定的恒温机箱里，设备的般运和操作只要一个人就能完成。该光谱仪设计达到最高的分析精度，新的双光谱室能应用最理想的谱线，36个测量信道使这台仪器能分析Fe、Ni、Cu、A1、Ti等多种基体。该光谱仪装备了超高灵敏度的光电倍增管，在全量程范围内使检测器的动态范围能鉴别出成分的最微小的差别。曲面的第二个窄缝能清楚地分离出相邻的谱线，这一点对包括高含量的合金成分分析在内进行高精度分析特别。品种分类 直读光谱仪品种分为火花直读光谱仪，光电直读光谱仪，原子发射光谱仪，原子吸收光谱仪，手持式光谱仪，便携式光谱仪，能量色散光谱仪，真空直读光谱仪，直读光谱仪分为台式机和立式机。 直读光谱仪广泛应用于铸造，钢铁，金属回收和冶炼以及军工、航天航空、电力、化工、高等院校和商检，质检等单位。 根据现代光谱仪器的工作原理,光谱仪可以分为两大类:经典光谱仪和新型 光谱仪.经典光谱仪器是建立在空间色散原理上的仪器;新型光谱仪器是建立在 调制原理上的仪器.经典光谱仪器都是狭缝光谱仪器.调制光谱仪是非空间分光 的,它采用圆孔进光.根据色散组件的分光原理,光谱仪器可分为:棱镜光谱仪, 衍射光栅光谱仪和干涉光谱仪. 光学多道分析仪OMA (Optical Multi-channel Analyzer)是近十几年出现的采 用光子探测器(CCD)和计算机控制的新型光谱分析仪器,它集信息采集,处理, 存储诸功能于一体.由于OMA不再使用感光乳胶,避免和省去了暗室处理以及 之后的一系列繁琐处理,测量工作,使传统的光谱技术发生了根本的改变,大大 改善了工作条件,提高了工作效率;使用OMA分析光谱,测盆准确迅速,方便, 且灵敏度高,响应时间快,光谱分辨率高,测量结果可立即从显示屏上读出或由 打印机,绘图仪输出.目前,它己被广泛使用于几乎所有的光谱测量,分析及研 究工作中,特别适应于对微弱信号,瞬变信号的检测. 光谱仪色散组件的选择和光学参数的确定 光谱分析仪色散组件的选择 在成像光谱仪设计中,选择色散组件是关键问题,应全面的权衡棱镜和光棚 色散组件的优缺点[140-al) 直读光谱分析仪是“汉化”了的光谱分析仪，操作更加简便明了。 [编辑本段]直读光谱仪的正规名字叫原子发射光谱仪 管他叫直读的原因是相对于摄谱仪和早期的发射光谱仪而言，由于在70年代以前还没有计算机采用，所有的光电转换出来的电流信号都用数码管读数，然后在对数转换纸上绘出曲线并求出含量值，计算机技术在光谱仪应用后，所有的数据处理全部由计算机完成，可以直接换算出含量，所以比较形象的管它叫直接可以读出结果，简称就叫直读了，在国外没有这个概念。 直读光谱仪和ICP都属于发射光谱分析仪器,区别在于他们的激发方式不同,ICP中文名字是电感耦合等离子体,是通过线圈磁场达到高温使样品的状态呈等离子态然后进行测量的,而普通的直读光谱仪一般采用电火花,电弧或者辉光放电的方式把样品打成蒸汽进行激发的,在效果上ICP要比普通直读光谱仪器的检出限小,精度高,但是在进样系统上要求非常严格,没有好的进样系统就只能做溶液样品.国外先进ICP可以做固体样品. 希望能对你有所帮助，望采纳，谢谢~！！
直读光谱仪和X射线荧光分析仪器有什么不同？还有其他那些仪器是元素分析的，他们都有什么区别？
直读光谱仪和X射线荧光均属于发射光谱，不是你所说的吸收光谱，用小车推的属于便携式移动光谱仪，是直读光谱仪的一种。
直读光谱仪主要分为立式、台式、移动三种，分析稳定性和精度依次下降。
X射线荧光主要分为波长、能量与便携式三种，分析精度也是按照刚才的顺序依次下降，功能依次是元素含量分析、元素半定量定性分析、定性分析
元素分析类仪器：原子吸收、ICP（等离子体发射光谱仪）、ICP-MS（等离子体质谱仪）、GD（辉光放电光谱仪）、GD-MS（辉光放电质谱仪）、直流电弧光谱仪。以上都主要用户样品中元素分量的分析，当然这些只是光谱系列的，色谱系类的仪器也可以进行部分元素含量的分析
除了以上仪器，还有一些主用的元素分析仪，例如检测非金属中CHNSO五个元素的元素分析仪、检测总有机碳的TOC分析仪、检测食品及环境样品中汞的测汞仪等等
以上所述仪器均为元素总量测定，基本上不能进行元素价态的分析，谢谢！
X射线单晶体衍射仪的发展方向
是一种大科学装置，设备大投资高，一般都需要政府投资，不是一般实验室所能具备的，需要申请立项才能使用。因此，如果能发展出高强度的实验室光源和极高灵敏度的探测器，使在一般实验室中也能测定生物大分子结构，则绝对是有益的。有许多生物反应的速度是相当快的,如血红蛋白与一氧化碳的结合，速度在纳秒级（10-9sec），要对这种反应进行动力学研究，既要有高强度脉冲光源，又要有快速切换的探测器以连续跟踪反应。现在已有了强脉冲光源，但探测器的切换速度却慢太多，需要作长时间的更大的努力。
X射线单晶体衍射仪的要求仪器
回摆法的装置如图3，样品的转轴垂直于入射单色X射线，围绕转轴安装园筒状底片或在晶体后方，垂直于入射线安装平板底片。若晶体的某一晶轴（如a或b,c）与转轴平行，则在园筒状底片上会出现平行直线，平板底片则出现上下对称的双曲线。若让晶体在一个不大的角度范围（如10）内做摆动，则能产生的衍射数量不多，衍射点不会重叠。使摆动范围连续变动，一套完整的衍射数据需由一套（如几十张）摆动照片组成，其数量与晶体的对称性有关。回摆法是一种早就发明的衍射方法，它的记录介质过去用的是照相底片，很不方便，因此用得不多。二十世纪九十年代发展出一种称为影象板（image-plate IP）的记录介质，由于其灵敏度高，记录的强度准确，且使用方便，实验时间短，获得了推广，应用到回摆法，使回摆法获得新生，成为测定单晶体结构的主要方法。以后又出现了新型探测器电荷偶合器件（charge-couple device CCD），其性能在一些方面更优于IP，有成为主要探测器的趋势。 1． 选择大小适度，晶质良好的单晶体作试样，收集衍射数据。2．指标化衍射图，求出晶胞常数，依据全部衍射线的衍射指标，总结出消光规律，推断晶体所属的空间群。3． 将测得的衍射强度作吸收校正，LP校正等各种处理以得出结构振幅|F|。4．相角和初结构的推测。常用推测相角的方法有派特逊函数法及直接法。 从派特逊图上可以比较容易地得到晶体中所含重原子的位置坐标，可依此计算各衍射的相角αHKL，将此αHKL去与实验测得的结构振幅|FHKL|结合生成FHKL，可据此计算电子密度图，可以定出更多原子的原子位置及修正已有的原子位置。再利用这些数据重新计算αHKL、FHKL及ρ（x,y,z），如此反复叠代多次推出完整的晶体结构。直接法是利用结构振幅间的某些统计关系求出衍射相角的方法。在求出某些衍射的相角αHKL以后，把他们去与实验测得的|FHKL|配合生成FHKL，进而计算ρ（x,y,z），从中获得部分原子的位置，从此修正和扩充已有的相角，如派特逊那样反复叠代以得出完整的结构。 由派特逊函数或直接法推出的结构是较粗糙和可能不完整的，故需要对此初始结构进行完善和精修。常用的完善结构的方法称为差值电子密度图，常用的精修结构参数的方法是最小二乘方法，经过多次反复，最后可得精确的结构。同时需计算各原子的各向同性或各向异性温度因子及位置占有率等因子。最终所得结果的优劣常用吻合因子R来衡量式中，w为权重因子，下标o，c表示实测值，计算值。 生物大分子结构的测定，从原理上讲与小分子（无机物，有机物，配合物等）无异，但由于分子大也带来一定的特殊性，需要有一些不同于小分子的方法。大分子的特点是分子量大，原子多，但原子序数小，多数是C，H，O，N等轻元素，故散射能力低，不易收集到高角的衍射点，这会使电子密度图的分辨率降低。还因他晶胞大，所含原子数目多，需确定的结构参数就多，这与分辨率低有矛盾。另外，大分子晶体在X射线的照射下易于损坏，如何缩短实验时间也成为一个重要问题。大分子由于分子量大，要求使用较大体积的单晶体，如对于分子量为5000的蛋白质分子，就要有大于0.3mm3的单晶体。但因其分子大，结晶就困难，而且很易结晶成孪晶，这不合用。得到合用的晶体是整个大分子结构测定中关键的一步，常说有了良好的晶体，结构测定一半的问题已解决了。一般用回摆法收集衍射数据，用IP或CCD作探测器，可以在几个小时内完成数据收集工作。关于相角问题，在解小分子结构中目前最常使用的直接法还不能用于大分子，而派特逊法，由于大分子缺少重原子也无法使用。目前是用基于派特逊法的几个方法来解决相角问题的。 有时，几个不同的生物大分子是由相同的结构单位以不同方式连接而成的； 同一种生物大分子如在不同的条件中结晶，有可能得到不同的结晶，是为多结晶现象； 还有些生物分子，他们是由共同的分子祖先进化而得，因此其中有相当部分是相同的。对于这些类的生物分子，他们的派特逊图常有很大的相似性。因此，在求解某生物大分子结构时，如能找到与他有类似的结构，且结构已测定的生物大分子结构时，则可按最大重叠原理找出待测物和已知物的派特逊图之间的关系，从而得出未知物衍射的位相，进而解出结构。若已知物和待测物是同晶化合物，则可利用差值电子密度图来解出结构，更为简单。若在已知结构的大分子结构数据库中找不到与待测物有类似结构的分子结构时，就不能使用此法，要使用以后的方法。 这种方法是设法把对X射线散射能力大的重金属原子，如Hg，Pb，Se等引入生物分子中，作为标识原子。这种置换入重原子的大分子应与无重原子时的原晶体有相同的晶胞参数和空间群，且绝大多数原子的位置相同，故称同晶置换。从这些含重原子晶体的衍射数据，利用基于派特逊法的方法可解出重原子的位置，据此算出其结构因子和相角，进而利用相角关系计算出没有重原子的原晶体的相角，解出结构。经常使用不只一种重原子进行置换，以得几种同晶置换衍生物，称多对同晶置换法。同晶置换衍生物越多，可正确定出的相角也越多。 晶体衍射中有一条弗里德耳定律，就是说不论晶体中是否存在对称中心，在晶体衍射中总存在着对称中心，也即有FHKL=FHKL。但是当使用的X射线波长与待测样品中某一元素的吸收边靠近时，就不遵从上述定律，也即FHKL≠FHKL。这是由电子的反常散射造成的，利用这一现象可以解决待测物的相角问题。一般，这一方法常与重原子同晶置换法结合使用。在收得同晶置换物的衍射数据后，改变入射线波长至靠近重原子的吸收边处，再次收集数据，这套数据是存在反常散射的，可利用这两套数据来求位相。有如多同晶置换法，如采用几个不同波长的X射线，对所含不同元素收集几套反常散射数据，则可得更正确、更完整的相位信息，是为多波长反常衍射法（MAD),是目前解分子生物大分子的重要方法。实验室X射线光源不易使用这一方法，因要改变X射线波长是很困难的，而对于同步X射线光源，改变波长是相当方便的，因此常被使用。
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。
