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隨著各種工業(yè)和科研項(xiàng)目的要求提高，需要對(duì)X射線衍射對(duì)物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，那么x射線衍射儀的使用原理是什么，它的應(yīng)用領(lǐng)域呢？
什么是x射線衍射儀
X射線衍射儀(X-ray diffractometer，XRD)是利用X射線衍射原理研究物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種大型分析儀器。令一束X射線和樣品交互，用生成的衍射圖譜來(lái)分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)。它是在X射線晶體學(xué)領(lǐng)域中在原子尺度范圍內(nèi)研究材料結(jié)構(gòu)的主要儀器，也可用于研究非晶體。
x射線衍射儀的原理
X射線的波長(zhǎng)和晶體內(nèi)部原子面之間的間距相近，晶體可以作為X射線的空間衍射光柵，即一束X射線照射到物體上時(shí)，受到物體中原子的散射，每個(gè)原子都產(chǎn)生散射波，這些波互相干涉，結(jié)果就產(chǎn)生衍射。衍射波疊加的結(jié)果使射線的強(qiáng)度在某些方向上加強(qiáng)，在其他方向上減弱。分析衍射結(jié)果，便可獲得晶體結(jié)構(gòu)。以上是1912年德國(guó)物理學(xué)家勞厄提出的一個(gè)重要科學(xué)預(yù)見(jiàn)，隨即被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。1913年，英國(guó)物理學(xué)家布拉格父子在勞厄發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，不僅成功的測(cè)定了NaCl，KCl等晶體結(jié)構(gòu)，還提出了作為晶體衍射基礎(chǔ)的著名公式——布拉格方程：2dsinθ=nλ。
特征X射線及其衍射X射線是一種波長(zhǎng)(0.06-20nm)很短的電磁波，能穿透一定厚度的物質(zhì)，并能使熒光物質(zhì)發(fā)光、照相機(jī)乳膠感光、氣體電離。用高能電子束轟擊金屬靶產(chǎn)生X射線，它具有靶中元素相對(duì)應(yīng)的特定波長(zhǎng)，稱為特征X射線。如銅靶對(duì)應(yīng)的X射線波長(zhǎng)為0.154056 nm。對(duì)于晶體材料，當(dāng)待測(cè)晶體與入射束呈不同角度時(shí)，那些滿足布拉格衍射的晶面就會(huì)被檢測(cè)出來(lái)，體現(xiàn)在XRD圖譜上就是具有不同的衍射強(qiáng)度的衍射峰。對(duì)于非晶體材料，由于其結(jié)構(gòu)不存在晶體結(jié)構(gòu)中原子排列的長(zhǎng)程有序，只是在幾個(gè)原子范圍內(nèi)存在著短程有序，故非晶體材料的XRD圖譜為一些漫散射饅頭峰。
應(yīng)用領(lǐng)域
X 射線衍射儀可能直接分析出巖石的礦物組成及相對(duì)含量，并形成了定性、定量的巖性識(shí)別方法，為錄井隨鉆巖性快速識(shí)別、建立地質(zhì)剖面提供了技術(shù)保障。
每種礦物都具有其特定的X 射線衍射圖譜，樣品中某種礦物含量與其衍射峰和強(qiáng)度成正相關(guān)關(guān)系。在混合物中，一種物質(zhì)成分的衍射圖譜與其他物質(zhì)成分的存在與否無(wú)關(guān)，這就是X 射線衍射做相定量分析的基礎(chǔ)。X 射線衍射是晶體的“指紋”，不同的物質(zhì)具有不同的X 射線衍射特征峰值(點(diǎn)陣類型、晶胞大小、晶胞中原子或分子的數(shù)目、位置等)，結(jié)構(gòu)參數(shù)不同則X 射線衍射線位置與強(qiáng)度也就各不相同，所以通過(guò)比較X 射線衍射線位置與強(qiáng)度可區(qū)分出不同的礦物成分。X 射線衍射儀主要采集的是地層中各種礦物的相對(duì)含量，并系統(tǒng)采集各種礦物的標(biāo)準(zhǔn)圖譜，包括石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、方解石、白云石、黃鐵礦等近30 種礦物成分，通過(guò)礦物成分的相對(duì)含量就可以確定巖石巖性，為現(xiàn)場(chǎng)巖性定名提供定量化的參考依據(jù)，提高特殊鉆井條件下巖性識(shí)別準(zhǔn)確度。
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