X射線(xiàn)衍射儀是一種利用X射線(xiàn)衍射原理來(lái)精確測(cè)定物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)、織構(gòu)及應(yīng)力,進(jìn)行物相分析、定性分析、定量分析的儀器。其基本原理是:當(dāng)一束X射線(xiàn)照射到晶體物質(zhì)上時(shí),由于晶體是由原子規(guī)則排列成的晶胞組成,這些規(guī)則排列的原子間距離與入射X射線(xiàn)波長(zhǎng)有相同數(shù)量級(jí),故由不同原子散射的X射線(xiàn)相互干涉,在某些特殊方向上產(chǎn)生強(qiáng)X射線(xiàn)衍射。衍射線(xiàn)在空間分布的方位和強(qiáng)度與晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān),不同的晶體物質(zhì)具有自己獨(dú)t的衍射圖樣。通過(guò)分析這些衍射圖樣,可以獲得物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)信息。
1、X射線(xiàn)產(chǎn)生裝置:這是核心部分,用于產(chǎn)生高能X射線(xiàn)。常用的X射線(xiàn)產(chǎn)生方法有兩種:一是利用X射線(xiàn)管產(chǎn)生X射線(xiàn),二是利用同步輻射裝置產(chǎn)生X射線(xiàn)。X射線(xiàn)管原理是電子經(jīng)過(guò)高壓電場(chǎng)加速形成高能電子,在與靶材相互作用時(shí),產(chǎn)生X射線(xiàn)。同步輻射裝置則是通過(guò)將高能電子或帶電粒子引導(dǎo)到電磁場(chǎng)中,使其在磁場(chǎng)中作周期性的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),從而產(chǎn)生同步輻射。
2、樣品臺(tái):樣品臺(tái)是用來(lái)放置待測(cè)試樣品的部分,它具有可移動(dòng)性和旋轉(zhuǎn)性,以便于調(diào)整樣品在X射線(xiàn)束中的位置和角度。樣品臺(tái)通常由一塊堅(jiān)固且平整的基座、夾持樣品的架子以及樣品的旋轉(zhuǎn)裝置組成,可以在多個(gè)方向上進(jìn)行調(diào)整,以滿(mǎn)足不同的實(shí)驗(yàn)需要。
3、射線(xiàn)檢測(cè)裝置:射線(xiàn)檢測(cè)裝置用于檢測(cè)衍射強(qiáng)度或同時(shí)檢測(cè)衍射方向,通過(guò)儀器測(cè)量記錄系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)可以得到多晶衍射圖譜數(shù)據(jù)。
4、衍射圖的處理分析系統(tǒng):都附帶安裝有專(zhuān)用衍射圖處理分析軟件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),它們的特點(diǎn)是自動(dòng)化和智能化。這些系統(tǒng)可以對(duì)衍射圖譜進(jìn)行定性分析和定量分析,測(cè)定譜線(xiàn)的積分強(qiáng)度(峰強(qiáng)度)和峰位,以及測(cè)定譜線(xiàn)強(qiáng)度隨角度的變化關(guān)系,從而獲得晶體結(jié)構(gòu)的信息。
5、測(cè)角儀:測(cè)角儀是測(cè)量角度2θ的裝置,它與探測(cè)器等都是X射線(xiàn)衍射儀中非常關(guān)鍵的組成部分。測(cè)角儀的制作較為復(fù)雜,直接影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度。
6、控制系統(tǒng):包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和各種電氣系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)等,用于控制整個(gè)X射線(xiàn)衍射儀的運(yùn)行。
此外,X射線(xiàn)衍射儀還可能配備有濾波片或單色器,用于去除不需要的射線(xiàn)成分,如Kβ射線(xiàn),以確保使用單色X射線(xiàn)進(jìn)行衍射分析。
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