X射线粉末法自德拜和谢乐首创以来,取得了很大发展,应用范围非常广泛。可鉴别矿物物相,对固溶体进行定量分析,研究晶粒的大小及晶体中的点阵变形等,已成为材料科学中常用的实验手段。
通过物质结构课的学习,我们已经知道:晶体具有周期性结构,凡是结晶物质,都具有其特有的晶体结构类型,它的晶胞大小、晶胞中所含原子、离子或分子的数目以及它们在晶胞中所处的位置也各具特征,所以在X射线照射下,呈现出具有衍射特征的物相图,如同人的指纹一样。例如金刚石和石墨,它们的化学成分相同,但由于其碳原子间的结构不同,因此两者物相图上的衍射数据是不同的,这用一般的化学分析方法是无法区别的。此外,几种单质晶体混合在一起时,也能在物相图中定性定量地鉴定出来,这是我们用X射线衍射法进行物相分析的基础。
由于晶体的周期性结构,一个立体的晶体结构,可以看成是一些完全相同的原子平面网按一定距离平行排列而成,也可以看成是另一些原子平面网按另一距离排列而成,如图17-1所示。故一个晶体必存在着一组特定的值(, , , …),结构不同的晶体其值组决不相同,这样可以用它来表示晶体的特征。X射线粉末法就是通过测定值组来确定晶体结构,下面简述其方法。
图17—1 原子在晶体中的周期性排列
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