x射线衍射的三种基本方法

【答案】：(1)X射线行射法的原理X射线衍射法是一种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。当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射。晶体衍射X射线的方向，与构成晶体的晶胞的大小、形状及入射X射线的波长有关;衍射光的强度，则与晶体内原子的类型和晶胞内原子的位置有关。因此，在一定X射线的情况下，根据衍射的图谱可以分析晶体的性质。(2)X射线衍射法的方法在实际应用中，X射线衍射法又分为多晶粉末法和单晶衍射法两种。①多晶粉末法常用于测定立方晶系的晶体结构的点阵形式、晶胞参数及简单结构的原子坐标，还可对固体试样进行物相分析。用于多晶粉末法的仪器多为旋转阳极X射线行射仪，由单色X射线源、试样台和检测器组成。为了增加X射线对晶体各部位的照射，通常使试样平面旋转，光源对试样以不同的0角进行扫描，而检测器以2角位置进行探测。②单晶衍射法是以单晶作为研究对象，它比多晶粉末法更方便、更可靠。目前，测定单晶结构主要利用四周衍射仪，它是由X射线发生器、四周测角仪(样品台)和检测器所组成。

晶体的基本特征是其微观结构(原子、分子或离子的排列)具有周期性，当X射线被散射时，散射波中与入射波波长相同的相干散射波，会互相干涉，在一些特定的方向上互相加强，产生衍射线。晶体可能产生衍射的方向决定于晶体微观结构的类型(晶胞类型)及其基本尺寸(晶面间距，晶胞参数等);而衍射强度决定于晶体中各组成原子的元素种类及其分布排列的坐标。

X射线衍射相分析是利用X射线在晶体物质中的衍射效应进行物质结构分析的技术。X射线衍射分析是利用晶体形成的X射线衍射，对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法。将具有一定波长的X射线照射到结晶性物质上时，X射线因在结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射，散射的X射线在某些方向上相位得到加强，从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象。本法的特点在于可以获得元素存在的化合物状态、原子间相互结合的方式，从而可进行价态分析，可用于对环境固体污染物的物相鉴定，如大气颗粒物中的风砂和土壤成分、工业排放的金属及其化合物（粉尘）、汽车排气中卤化铅的组成、水体沉积物或悬浮物中金属存在的状态等等。应用范围：晶体的X射线衍射图像实质上是晶体微观结构的一种精细复杂的变换，每种晶体的结构与其X射线衍射图之间都有着一一对应的关系，其特征X射线衍射图谱不会因为它种物质混聚在一起而产生变化，这就是X射线衍射物相分析方法的依据。制备各种标准单相物质的衍射花样并使之规范化，将待分析物质的衍射花样与之对照，就成为物相定性分析的基本方法。鉴定出各个相后，根据各相花样的强度正比于改组分存在的量（需要做吸收校正者除外），就可对各种组分进行定量分析。目前常用衍射仪法得到衍射图谱，用“粉末衍射标准联合会（JCPDS）”负责编辑出版的“粉末衍射卡片（PDF卡片）”进行物相分析。

原理：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。

原理：将具有一定波长的X射线照射到结晶性物质上时，X射线因在结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射，散射的X射线在某些方向上相位得到加强，从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象。波长λ可用已知的X射线衍射角测定，进而求得面间隔，即结晶内原子或离子的规则排列状态。将求出的衍射X射线强度和面间隔与已知的表对照，即可确定试样结晶的物质结构，此即定性分析。从衍射X射线强度的比较，可进行定量分析。扩展资料x射线衍射法的社会背景：自1912年劳厄等发现硫酸铜晶体的衍射现象的100年间，X射线衍射这一重要探测手段在人们认识自然、探索自然方面，特别在凝聚态物理、材料科学、生命医学、化学化工、地学、矿物学、环境科学、考古学、历史学等众多领域发挥了积极作用，新的领域不断开拓、新的方法层出不穷。特别是同步辐射光源和自由电子激光的兴起，X射线衍射研究方法仍在不断拓展，如超快X射线衍射、软X射线显微术、X射线吸收结构、共振非弹性X射线衍射、同步辐射X射线层析显微技术等。这些新型X射线衍射探测技术必将给各个学科领域注入新的活力。参考资料来源：百度百科-X射线衍射方法

因为光波的波长很短，经过一般的物体的时候不会产生衍射而会被挡住，而无线电波波长较长，可以达到近千米，经过物体的时候自然容易产生衍射了。晶体内的颗粒间距应该比X射线的波长小，所以X射线穿过的时候可以产生衍射。晶体以其内部原子、离子、分子在空间作三维周期性的规则排列为其最基本的结构特征。晶体学中对晶体结构的表达可采取原子分立分布的方式，亦可用具连续分布的电子密度函数的方式。任一晶体总可找到一套与三维周期性对应的基向量及与之相应的晶胞，因此可以将晶体结构看作是由内含相同的具平行六面体形状的晶胞按前、后、左、右、上、下方向彼此相邻“并置”而组成的一个集合。

x射线通过晶体后发生衍射,如同通过光栅一样.这样发生衍射的x射线到达背景时,在背景的某些特定位置上得到x射线较强的信号,其他位置则较弱； 而x射线通过非晶体后,由于非晶体原子排列的非周期性,发生类似晶体衍射...的效果不太明显. 以此,x射线衍射可鉴别晶体与非晶体. （供参考）

利用X射线衍射原理制造的X射线衍射仪，是测定晶体结构的最主要仪器。根据衍射的方向可以测定晶 格参数或晶胞的大小和形状。根据衍射线强度分布能够测定原子在晶胞中的坐标，因此X射线衍射法也是测定分子空间构型的主要方法。产生晶体X射线衍射的条件可用劳厄方程来描述，劳厄方程的标量表达式如下：（cos－cos0）=hλb（cosβ－cosβ0）=kλc（cosγ－cosγ0）=lλ式中，b、c为晶胞边长；0、β0、γ0是入射线与晶胞基向量的夹角；、β、γ是衍射线与晶胞基向量的夹角；h、k、l是三个正整数，称为衍射指数；λ是X射线的波长。

X射线衍射的方向体现在XRD谱的横坐标，X射线衍射强度记录在XRD谱的峰强，解析XRD谱可以获得晶体结构、晶相晶系等的信息。 对无机材料测试研究、金属材料、纳米材料、超导材料、高分子材料等等应用领域都有很好的应用。 X射线衍射对无机材料、金属的分析，常作的就是对材料的物相的定性分析，把对材料测得的点阵平面间距及衍射强度与标准物质物相的衍射数据相比较，确定材料中存在的物相是什么物相？晶体结构是属于立方晶体、四方晶体、六方晶体、三方晶体、正交晶体、三斜晶系、单斜晶系的那一种？空间点阵是14种空间点阵中的哪一种？再进一步的就是进行X射线衍射物相定量分析，根据衍射花样的强度，确定材料中各物相的含量，作出含量比例的计算判断。X射线衍射在金属学、无机材料学、合金、纳米材料等中的应用： 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，出现了许多具有重大意义的结果。如韦斯特格伦（A.Westgren）(1922年)证明α、β和δ铁都是体心立方结构，β-Fe并不是一种新相；而铁中的α—→γ转变实质上是由体心立方晶体转变为面心立方晶体，从而最终否定了β-Fe硬化理论。随后,在用X射线测定众多金属和合金的晶体结构的同时，在相图测定以及在固态相变和范性形变研究等领域中均取得了丰硕的成果。如对超点阵结构的发现，推动了对合金中有序无序转变的研究，对马氏体相变晶体学的测定，确定了马氏体和奥氏体的取向关系；对铝铜合金脱熔的研究等等。目前 X射线衍射(包括散射)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。 精密测定点阵参数 常用于相图的固态溶解度曲线的测定。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得到单位晶胞原子数，从而确定固溶体类型；还可以计算出密度、膨胀系数等有用的物理常数。 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。 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。 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。利用测量点阵平面在不同方向上的间距的变化，可计算出残留应力的大小和方向。 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（如晶体缺陷）。晶体结构分析，材料的织构分析，晶粒大小、结晶度、应力等的测定。 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。 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。主要用于固态物质的物相分析。 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。 特殊状态下的分析 在高温、低温和瞬时情况下的动态分析。 此外，小角度散射用于研究电子浓度不均匀区的形状和大小,X射线形貌术用于研究近完整晶体中的缺陷如位错线等，也得到了重视。

如果让一束连续X射线照到一薄片晶体上，而在晶体后面放一黑纸包着的照相底片来探测X射线，则将底片显影、定影以后，可以看到除了连续的背景和透射光束造成的斑点以外，还可以发现有其他许多斑点存在。这些斑点的存在表明有部分X射线遇到晶体后，改变了其前进的方向，与原来的入射方向不一致了，这些X射线实际上是晶体中各个原子对X射线的相干散射干涉叠加而成的，我们称之为衍射线。图11.1中各点代表的是晶体中的原子，1、2、3是一组平行的面网，面网间距为d。设入射X射线沿着与面网成θ角的方向射入，首先看图11.1a中晶面1上的情况，当散射线方向满足光学镜面反射条件(即散射线、入射线与原子面法线共面，且在法线两侧，散射线与原子面的夹角等于入射线与原子面的夹角)时，各原子的散射波将具有相同的位相，因而干涉加强。图11.1 布拉格方程的推导由于X射线具有相当强的穿透能力，可以穿透成千上万个原子面，因此必须考虑各个平行的原子面间的反射波的相互干涉问题。图11.1b中的PA和QA′是入射到相邻两个原子面上的入射线，它们的反射线分别为AP′和A′Q′，它们之间的光程差为δ=QA′Q′-PAP′=SA′+A′T因为SA′=A′T=dsinθ所以δ=2dsinθ只有当此光程差为波长λ的整数倍时，相邻镜面的反射波才能干涉加强形成衍射线，所以产生衍射的条件是2dsinθ=nλ其中的n为整数，称为衍射级数。这就是著名的布拉格公式，是X射线晶体学中最基本的公式，其中的θ角称为布拉格角或半衍射角。若能产生衍射，则入射线与晶面的交角必须满足布拉格公式。在日常工作中，为了方便，往往将晶面族(hkl)的n级衍射作为设想的晶面族(nh，nk，nl)的一级衍射来考虑。所以布拉格公式可改写为2dnh，nk，nlsinθ=λ指数nh、nk、nl称为衍射指数，用(HKL)表示，与晶面指数的不同之处是可以有公约数。实际上，为了书写方便，往往把上式中的衍射指数省略，布拉格公式就简化为2dsinθ=λ因此，在用单色X射线研究晶体时，如果波长已知，衍射角可以用实验方法确定，面网间距d即可求出。由上面的布拉格公式可知，衍射线的方向只与X射线的波长、晶胞的形状和大小，以及入射线与晶体的相对方位等有关。反之，若测得衍射线的方向，就有可能得到有关晶胞参数、晶体方位等信息。而衍射线束的强度主要与晶体结构(包括晶胞中原子的种类、数目及排列方式)、晶体的完整性以及参与衍射的晶体的体积等有关。因此，根据衍射线束强度的测量和分析，可以得到与晶体结构及点阵畸变等有关的信息。X射线衍射仪用测角仪和计数管来测量和记录衍射的方向和强度，自动收集和处理衍射数据，并根据所提供的数据进行物相鉴定、定量相分析、晶胞参数的精确测定、晶粒大小和结晶度计算等。

1.基本原理当以X射线作为入射光源照射晶体时，晶体中规则排列的原子散射X射线，相互干涉并在某些特殊方向上产生强X射线衍射。由于自然界每一种结晶物质都具有各自独特的化学组成和晶体结构，因而由此产生的衍射线也截然不同，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关。由不同结晶物质组成的混合物的衍射花样是混合物中各物相衍射花样的机械叠加。2.样品要求野外采集的岩石样品需磨制为平均粒径达到5μm左右或小于200目。3.地质应用（1）矿物的定性定量分析：自然界的岩石为多种矿物的集合体，是组成地壳的基本单元，了解岩石的结构、构造、矿物成分等信息，为岩石的成因、演化、成矿条件研究提供依据，是岩石学研究的一个重要内容。由于X射线粉晶衍射分析方法简单快速，结果较为准确，因此，被广泛应用于造岩矿物、黏土矿物等的定性定量分析。（2）晶胞参数的精确测定：晶胞参数是结晶物质的重要晶体学参数之一。矿物晶体结构的测定主要采用X射线单晶衍射法，但是通常情况下很难获得尺寸和质量都满足单晶结构分析要求的矿物单晶体，因此，X射线粉末衍射法成为新矿物结构测定的新手段。（3）类质同象和同质多象研究：同质异象矿物主要是晶体结构的差异，具有不同的X射线衍射特征，因此能很好地区分开来。矿物类质同象研究则是利用精确测定晶胞参数和测量某些有特征意义的d值来实现的。（4）矿物晶体结构有（无）序研究：有（无）序结构在矿物中极为广泛，除了在类质同象代替的情况下出现有（无）序现象外，甚至在化学组成固定的某些晶体中也同样可以出现有（无）序结构。矿物晶体有序度的不同，在矿物的晶体结构以及由结构所决定的物理性质方面都会有所反映。对矿物有（无）序的研究，可以有助于了解矿物的形成温度和形成条件。（5）黏土矿物的混层结构研究：X射线粉末衍射仪在黏土矿物研究方面的应用除了根据特征谱线进行矿物鉴定和黏土矿物定量分析外，还包括混层结构研究。

X射线衍射测的是晶体的结构，比如离子晶体，空间构型等等，如配位数，NaCl 6:6配位，六个阳离子配六个阴离子金属晶体 密堆积形式等

1912年，德国物理学家劳厄发现，X射线通过晶体时，产生强度随方向而变化的散射效应，其强度变化是由于次生电磁波互相叠加和干涉造成的，这就是晶体X射线衍射。如果能找到一种波长适当的电磁波，让它通过晶体发生衍射，就能提供晶体内原子排布的信息，从而测定出晶体结构。1914年，劳厄因这一发现而荣获诺贝尔物理学奖金。X射线波长很短，约为10^-8厘米，晶体中原子间距离也在这个范围内，晶体恰好可以做为X射线的衍射光栅。X射线射入晶体使晶体中原子的电子发生周期性振动，并向周围空间发出电磁波，即次生X射线，从而引起散射。散射能力的大小与原子序和方向有关，原子序数大的原子具有较多的电子，散射能力强；在X射线入射的方向上散射能力强。在晶体结构研究中，劳厄提出了描述晶体X衍射基本条件的劳厄方程；1913年，英国物理学家布喇格提出了比较直观的X射线衍射方程，即布喇格方程，并因此荣获1915年度的诺贝尔物理学奖金。这两个方程的实质是一样的，都把X射线衍射方向和晶体单元晶胞参数联系起来，是确定晶体结构的重要依据。用X射线衍射测定单晶结构的具体方法有几种，依衍射强度记录方式不同可分为照相法和衍射仪法。例如，劳厄照相法，是用连续的X射线照射在静止不动的单晶体上，用平板底片拍摄衍射图，测量底片上衍射图的黑度获得衍射强度的数据，来测量晶体的对称性晶体的定向。韦森堡照相法是在晶体转动时底片也来回摆动，将原在同一层线的衍射线感光点分开，这种方法可以确定晶体微观对称性和晶格参数。现在最为通用的四圆单晶衍射仪，晶体取向和计数器调节都很方便，能准确测定晶体参数，并将衍射点的强度数据依次自动收集，简化了实验过程，提高了测试精确度，是当前晶体结构分析的强有力工具。用X射线衍射测定多晶样品成分和结构的方法即多晶X射线衍射法，也叫粉末法。

x射线通过晶体衍射会分散到不同的角度（衍射线和入射线形成一定角度，而且衍射线不止一条），以此达到分辨晶体的物质和结构的目的。

描述X射线衍射条件，还可以用布拉格方程：2dsinθ=nλ式中d为相邻两个晶面之间的距离；θ为入射线或反射线与晶面的交角；λ为X射线波长；n 为正整数。布拉格方程与劳厄方程虽然表达方式不同，但其实质是相同的。当 X射线的波长与入射线方向以及晶体方位确定以后，劳厄方程中的λ、、b、c、0、β0、γ0 都已确定，只有、β、γ是变量，它们必须满足劳厄方程，但是，、β、γ3个变量不是独立的，例如在直角坐标中应满足：cos2+cos2β+cos2γ=1这就是说，3个变量、β、γ应同时满足4个方程，这在一般条件下是不可能的，因而得不到衍射图。为了解决这个问题，必须再增加一个变数，有两种办法可供选择：①晶体不动（0、β0、γ0固定），改变波长λ，即采用白色X射线，这种方法称为劳厄法；②波长不变，即用单色X射线 ，让晶体绕某晶轴转动，即改变0、β0、γ0 。这样可在某些特定的晶体方位得到衍射图，这种方法叫做转动晶体法。以上两种方法都是对单晶体而言的。如果晶体是多晶，每个小单晶体在空间的取向是随机的，劳厄方程总可以得到满足，这就是粉末法的基础。

劳厄(Max Von Laue，1879～1960)是德国著名的物理学家，晶体X射线衍射现象的发现者。发现晶体X射线衍射现象的直接起因与慕尼黑大学理论物理教授索末菲的研究生厄瓦耳(Paul Peter Ewald)密切相关。

　　原理：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。　　

提问宝宝知道宝宝问题妈妈知道立即下载“目前所有的有机化合物都可以进行x射线晶体衍射测定结构”正确吗？如题拍照搜题秒出答案，下载作业帮立即下载满意回答1楼的说得不错。晶体的晶格栏栅结构是X射线发生衍射现象的理想条件。无机晶体、混晶体、金属晶体、合金体、共熔体、有机化合物晶体、高分子晶体、生物大分子晶体等晶体类物质以及上述物质的部分晶体、粉末微晶体等都是X射线衍射研究的当然对象。有机化合物，已经有相当一部分被制备成晶体进行了X射线衍射研究，但还远不是全部。有些有机化合物，你没有测定X射线衍射研究、但别人可能已经进行了。你把它制备成晶体、半晶体、部分结晶体、粉末微晶体、甚至制备失败没有多少结晶度的实验品或者完全非晶体，都可以进行X射线衍射测定结构。目前，进行X射线衍射测定是需要成本的。如果不怕花费，你可以把你手头上的任何有机化合物进行测定。最低的收获可能就是 该物质是100%的非晶体！但是，不能忘记，X射线衍射实验的目的是为了测定晶体结构、利用晶形晶相鉴定物质、或测定结晶度、含量等等。因此，这些样品的形态应该是固态、最低也应该是液晶态，液态或气态显然是不妥的。这样说，就不是目前所有的有机化合物了。所以说，说“目前所有的有机化合物都可以进行x射线晶体衍射测定结构”是不正确的。

x射线衍射是遵循布拉格公式的。布拉格公式是2d sin θ = nλ，其中，d是晶体晶格某个方向上的晶面间距，θ是衍射实验中的掠射角，也是衍射角2θ的一半θ的值，n是衍射谱图中某图案的衍射级数，一般可以把衍射视为一级，λ是衍射实验光源光的波长。由X射线衍射实验或测定结果-X射线衍射谱图的衍射角2θ（常是谱图的横坐标）可以获得θ角值，由解析谱图可以获得衍射的级数n，X衍射实验光源光的波长λ是已知的，从而能够计算出晶体晶格某个方向上的相邻两个晶面的晶面间距d。把晶体的各个晶向上的面间距d值都计算得到，就获得了晶体的晶粒大小。对于不同的晶系（立方晶体，四方晶体，正交晶体，六方晶体，三方晶体，三斜晶系等），d和衍射指数都有对应的关系表达式。晶粒形状，或者说晶体是属于哪种晶系晶相，从谱图解析获得要稍微复杂些。但总是可以或可能解析计算获得的。

多晶体与单晶体的x射线衍射图有什么区别单晶体 固态物质分为晶体和非晶体.晶体分为单晶体,多晶体.　　单晶体是指样品中所含分子(原子或离子)在三维空间中呈规则、周期排列的一种固体状态.化学药物中的原料药(一般由单一成分组成)在合适的溶剂系统中经重结晶可得到适合X射线衍射使用的单晶样品,其大小约为05mm左右.例如:雪花、食盐小颗粒等.单晶体是半导体科学技术上的重要材料.　　晶体（crystal)：晶体有三个特征(1)晶体有一定的几何外形；(2)晶体有固定的熔点；(3)晶体有各向异性的特点.　　单晶体是原子排列规律相同,晶格位相一致的晶体.例如：单晶硅.　　多晶体是由很多具有相同排列方式但位向不一致的很多小晶粒组成的则称为多晶体.例如：常用的金属

X射线衍射仪工作原理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，不仅成功的测定了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。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。

劳厄(Max Von Laue，1879～1960)是德国著名的物理学家，晶体X射线衍射现象的发现者。发现晶体X射线衍射现象的直接起因与慕尼黑大学理论物理教授索末菲的研究生厄瓦耳(Paul Peter Ewald)密切相关。1912年初，厄瓦耳撰写《各向同性共振子的各向异性排列对光学性质的影响》的博士论文，对晶体的双折射现象进行微观解释。一次他向劳厄请教时，劳厄从厄瓦耳的估算得知偶极子的间隔为10-8厘米，他立刻意识到这与X射线的波长在同一数量级，可以把晶体的点阵当作一个三维光栅。随后，劳厄在索末菲的助教弗里德里克(W?Friedrich)和博士学位候选人尼普平(P?Knipping)的协助下，于4月12日开始进行实验，从而得到了第一张劳厄图像。1912年5月4日，劳厄、弗里德里克和尼普平在给巴伐利亚科学院的一封信中宣布他们的工作取得了成功。一个月后的6月8日，劳厄在《X射线的干涉现象》一文的理论部分对X射线晶体衍射现象给出了第一个理论解释。劳厄以晶体作为现成的衍射光栅代替了原来的人造光栅，并且充分利用晶体中原子间距在数量级上与X射线的波长一致的特性，成功确定了X射线在晶体上的衍射现象，这不仅证实了X射线的波动性，而且为精确测定X射线的波长提供了方法。爱因斯坦曾高度评价这一发现为“物理学中最优秀的发现”。劳厄因“发现X射线通过晶体的衍射”荣获1914年度诺贝尔物理学奖。

X晶体衍射。首先要得到蛋白质的晶体。 通常，都是将表达蛋白的基因PCR之后克隆到一种表达载体中，然后在大肠杆菌中诱导表达，提纯之后摸索结晶条件，等拿到晶体之后，工作便完成的80％，将晶体进行x射线衍射，收集衍射图谱，通过一系列的计算，很快就能得到蛋白质的原子结构。 所以x射线方法解析蛋白的瓶颈是摸索蛋白结晶的条件。 X射线衍射方向决定于晶体的周期或晶面间隔，但是，在周期相同或晶面间隔相同的情况下，由于晶胞内原子排布方式不同，则会造成衍射点强度不同。也就是说，衍射点强度的大小包含着与分子结构有关的信息。分子结构中所有原子对每一个衍射斑点的强度都有各自的贡献，因此，通过分析X射线衍射点的强度，可以得到有关晶胞内原子排布的信息。常用的晶体衍射强度的记录有两种方式。一种是将晶体所产生的衍射光束点记录在底片上，如经典的感光胶片，然后，用扫描仪阅读衍射强度。近年来发展起来的象板探测器，实际上是用象板取代了感光胶片，免除了显影、定影等麻烦。另一种方法是多丝正比面探测器，先将衍射光束光子信号转换为电子信号，再处理为衍射强度。还可以采用CCD技术，使数据采集精度和信号转换速度得到较大的提高。这非常重要，因为生物大分子晶体结构解析的分辨率和精度主要取决于晶体衍射数据采集的质量和精度。多波长反常散射法成为近年来发展较快的一种方法。生物大分子中通常含有金属离子或重原子，不同的原子对不同波长的X射线具有特征的反常散射效应。同步辐射光源具有强度高、单色性好、波长连续可调的特点，在进行生物大分子晶体衍射实验时，如果晶体中含有金属离子或重原子，则可以将同步辐射光源的波长调整到对应原子反常散射明显的位置，获得反常散射数据，从而进行晶体结构的解析。生物大分子的二级结构常常是螺旋结构（如蛋白质中的a螺旋和DNA的双螺旋），其特点是每一圈螺旋中(即每一周期)包含一定数量的、散射能力相同的结构单元。具有螺旋结构的生物大分子，其X射线衍射图有相应的特点。凡是衍射图上具有这些特点的物质，如纤维状蛋白质、DNA，其结构均为螺旋结构。利用从衍射图得到的衍射数据，可以分析出晶胞内三维空间的电子密度分布，确定结构模型。下面以肌红蛋白为例加以说明。肌红蛋白分子量为18000，含有153个氨基酸残基，分子中有1200个原子(不包括氢原子)。为了定出分子中所有原子的位置，需要测量大约20000个衍射点的强度并计算其位相角。第一阶段分析到6的水平，定出多肽链和正铁血红素的位置，其中棒状结构符合a-螺旋的特征，推算出a-螺旋约占残基总数的70%。进一步分析提高到2的水平，虽然不能定出每个原子的位置，但可以肯定分子的主要部分是由a-螺旋组成，而且是右手螺旋，链必须弯曲、盘绕。其中大约13~18个残基不是a-螺旋，一半以上的氨基酸残基能定出种类。再进一步分析到1.5的水平，可以完全弄清楚氨基酸排列顺序。这样，通过X射线衍射的研究，可以确定蛋白质一级、二级、三级结构。可见X射线衍射分析是研究生物大分子结构的强有力的工具。用X射线衍射技术分析分子结构时，一般有以下几个步骤：（1）用实验测定单个晶格的线度和从衍射图中测量衍射点的强度；（2）根据上述数据，结合其它方法推断原子排列，得到尝试结构模型，计算这种结构的衍射极大值，然后与实验观察值比较；（3）修正所提出的模型，直到计算结果和实际所得到的数据趋于吻合。X射线晶体学方法是测定蛋白质结构的主要方法。球状蛋白质是多肽链卷曲成团的蛋白质，它和纤维状蛋白不同，构型一般比较复杂。球状蛋白质分子量大，表面基团的构象不稳定，要获得有序排列的晶体是比较困难的。所形成的晶体不可能是完美的堆砌，而是会在分子之间形成许多大的孔或通道。这些通道常常由占晶体体积一半以上的溶剂分子所占有，而溶剂分子的绝大部分在晶体上又是无序的。晶体中的蛋白质分子之间仅有少量的区域发生接触，这些区域的相互作用也是较弱的相互作用，通常是通过一个或几个溶剂分子发生作用。蛋白质晶体的形成依赖于一些参数，如pH值、温度、蛋白浓度、溶剂的种类、沉淀剂的种类以及金属离子和某些蛋白的配基等。用X射线衍射图分析DNA的空间结构，出现螺旋结构的衍射图样，说明每一圈螺旋有10个重复结构单元，反映了分子间的排列情况。根据DNA的X射线衍射图结合其它技术，Watson和Crick提出了DNA的空间结构模型：两条多核苷酸链组成反平行的右手双螺旋，磷酸在外，碱基在内；螺距为34，每圈螺旋包含10个核苷酸，每个核苷酸轴长为3.4，螺旋直径为20；两条链之间形成氢键。

我的理解是：倒易点阵是个虚构的、令倒易点与衍射晶体晶面对应的结构。它本身不是真实存在的，但我们可以用倒易点阵来辅助理解衍射X射线的方向。X射线衍射图案还是由衍射线构成的，用底片接收的呈现若干衍射点，用检测器接收的结果就是衍射谱图了。

( 1) 镍基单晶高温合金晶体取向具有显著的各向异性。不同取向单晶的高温拉伸性能、抗蠕变、低周疲劳等性能均有明显不同， 001 > 取向单晶具有较高的综合力学性能。( 2) 晶体取向与镍基单晶高温合金凝固组织密切相关。不同取向的枝晶生长规律不同，造成各异的枝晶组织形态和枝晶间距，溶质元素在不同取向的偏析程度不同。( 3) 螺旋选晶器引晶段的主要作用是优化晶粒取向，以便获得取向良好的 001 > 取向的晶粒。螺旋段的主要作用是确保一个晶粒进入铸件，其几何参数对最终单晶取向没有明显影响。螺旋选晶器引晶段顶端最后保留的晶粒取向将直接决定最终单晶铸件的晶体取向。(4) 籽晶法制备单晶过程中，在枝晶界面条件下晶体的取向和生长状态，主要由籽晶的取向决定。在胞晶界面状态下，胞晶的生长方向仍由热流方向决定。籽晶法能获得取向度较高的单晶。(5) 较高的温度梯度和合适的拉晶速率，保持平整的凝固界面，有助于获得取向偏离较小的单晶。扩展资料对晶体取向的研究，应注意以下几个方面:(1) 进一步研究晶体取向与凝固组织的关系，弄清楚晶体界面演化过程中晶体取向的转变特点。(2) 研究工艺参数对单晶高温合金晶体生长取向的影响。进一步探索螺旋选晶器结构参数优化对晶体取向控制的作用规律。在较大范围内改变凝固界面前沿的温度梯度，系统研究温度梯度对晶体取向控制的作用。探索变截面造成的温度场和溶质场变化等因素对晶体取向的作用，建立相关模型，采用计算机模拟与实验对比实现精确控制取向的目的。(3) 研究晶体取向在晶粒生长中的作用。单晶制备中不可避免产生小角度晶界、杂晶等，研究晶体取向在螺旋选晶和晶粒淘汰中的作用机制，对控制凝固缺陷形成具有重要意义。参考资料来源：百度百科-晶体取向

实验可以测得晶体的衍射强度,要进行结 构解析需要解决以下问题：通过测定衍射角位置（峰位）可以进行化合物的定性分析，测定谱线的积分强度（峰强度）可以进行定量分析，而测定谱线强度随角度的变化关系可进行晶粒的大小和形状的检测。X射线衍射相分析利用X射线在晶体物质中的衍射效应进行物质结构分析的技术。每一种结晶物质，都有其特定的晶体结构，包括点阵类型、晶面间距等参数，用具有足够能量的x射线照射试样，试样中的物质受激发，会产生二次荧光X射线（标识X射线），晶体的晶面反射遵循布拉格定律。相关知识：晶体内部结构基元之间散射X射线相互干涉，强度加强的那些方向。用衍射线偏离入射线的角度表示，是晶体对X射线衍射两要素之一。 衍射方向决定于晶体内部结构周期重复的方式和晶体安置的方位。测定晶体的衍射方向。X射线衍射法的分辨率可达到原子的水平使可以测定亚基的空间结构、各亚基间的相对拓扑布局，还可清楚的描述配体存在与否对蛋白质的影响。多维核磁共振波谱技术已成为确定蛋白质和核酸等生物分子溶液三维结构的唯一有效手段。以上内容参考：百度百科--衍射强度

1、外形：晶体都具有规则的几何形状，而非晶体没有一定的几何外形；2、各向异性：晶体的各种物理性质，在各个方向上都是不同的，即各向异性；非晶体则显各向同性；3、熔点：晶体必须到达熔点时才能熔解，而非晶体在熔解的过程中，没有明确的熔点，随着温度升高，物质首先变软，然后逐渐由稠变稀；4、对X射线的衍射：晶体可对X射线发生，非晶体不可对X射线发生衍射，当单一波长的X-射线通过晶体时，会在记录仪上看到分立的斑点或明锐谱线。而在同一条件下摄取的非晶体图谱中却看不到分立的斑点或明锐谱线。晶体是由大量微观物质单位（原子、离子、分子等）按一定规则有序排列的结构，因此可以从结构单位的大小来研究判断排列规则和晶体形态。非晶体又称无定形体内部原子或分子的排列呈现杂乱无章的分布状态的固体称为非晶体。

XRD粉末数据库里去查，简称PDF，这个数据库是付费的。如果是个人使用的话，你可以到网站查一下，http://www.xrdworld.com/

简单地说，倒-倒数，分之一；易-变换。倒易空间就是通过“倒”“易”操作把一个看得见摸得到的真实晶体晶胞的真实点阵变换成虚拟的看不见摸不到的倒易空间。但是，通过这样的变换，倒易空间就是可以想象的了，可以依托真实晶体晶胞的真实点阵为参照物系的有联系的想象！倒易点阵是在三维空间有规律排列的阵点。倒易点阵 在晶体X射线衍射中，晶体点阵是真实空间点阵，称为正点阵。正点阵的衍射生成倒易点阵，两者互为倒易关系。如果设法画出一个对应某晶体直观点阵图，当假定用平面的法线方向代表该晶面的方向，用法线的长度（线段）代表该晶面相邻两平行晶面间的间距的倒数，从一个点出发的对应该晶体所有晶面的法线线段的终点构成的空间点阵就是该晶体正点阵的倒易点阵。理解了倒易空间、倒易点阵，就能把衍射斑点或图案与真实晶体晶胞正点阵关联起来，很方便地解析谱图获得晶体晶胞正点阵的晶体参数！衍射斑点或图案是我们通过仪器获得的，本来是虚拟的看不见摸不到的spectrum(鬼怪世界，现在叫光谱！)，现在经过倒易变换变成很容易求解得到正点阵的晶胞参数了！这是一个晶体学中的新概念，既很重要，又很难懂。学会了，XRD谱图的解析就很容易了。

德国物理学家 M.von劳厄于1912年发现上述现象，他设想，如能找到一种波长为 10-8厘米的电磁波， 让它通过晶体，必能发生衍射现象，能提供晶体内原子排布的信息。那时曾有些人为验证 X射线是电磁波而采用普通光栅作衍射实验而屡遭失败。由此劳厄想到,X射线是一种波长比可见光短得多的电磁波，它可能是晶体衍射的合适射线。通过实验，劳埃和助手们证实了他们的设想，他因此获得1914年的诺贝尔物理学奖。

铜是面心立方格子，因此在h,k,l全奇全偶时（比如说(111)），会发生系统消光，也就不会产生衍射线。

根据布拉格方程2dsinθ=λ衍射角增大，在波长一定情况下，晶面间距相对原来较小的才能发生衍射。而d值越小，那么在倒易空间球中1/d越大。原点就是倒易点阵的原点，衍射点就是发生衍射所对应的在倒易点阵中所对应的点

X射线衍射分析多晶同步辐射分析粉末晶体衍射全谱拟合多晶材料晶格畸变及晶体不完整性分析非晶体材料的X射线散射分析透射电子显微术扫描电子显微术电子衍射术（法）电子显微镜（电子显微镜中的电子衍射）电子探针

晶体是具有规则几何外形的固体，因为其内部的粒子是按照一定规律严格规整排列的，因此，晶体具有一些特殊的性质。晶体具有自范性，也就是自动生长成一定的几何外形晶体具有各向异性，也就是某些物理性质在各个方向上不一样的。 如石墨平面的导电率是轴向的10000倍以上晶体具有固定的熔点，而非晶体不具有。

xrd是依靠阴极轰击阳极靶材，阳极物质内的原子跃迁时，多余的能量以特征X射线的形式发出。但特征X射线的波长λ依靶材的不同而不同，靶材的原子序数与波长成反比。比如通常用的铜靶，铁靶和钼靶，铜靶Kα的λ为0.154nm,铁靶Kα的λ为0.194nm

晶体（crystal)晶体有三个特征：(1)晶体有一定的几何外形；(2)晶体有固定的熔点；(3)晶体有各向异性的特点。固态物质有晶体与非晶态物质(无定形固体)之分，而无定形固体不具有上述特点。组成晶体的结构粒子(分子、原子、离子)在空间有规则地排列在一定的点上，这些点群有一定的几何形状，叫做晶格。排有结构粒子的那些点叫做晶格的结点。金刚石、石墨、食盐的晶体模型，实际上是它们的晶格模型。晶体按其结构粒子和作用力的不同可分为四类：离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。具有整齐规则的几何外形、固定熔点和各向异性的固态物质，是物质存在的一种基本形式。固态物质是否为晶体，一般可由X射线衍射法予以鉴定。晶体内部结构中的质点(原子、离子、分子)有规则地在三维空间呈周期性重复排列，组成一定形式的晶格，外形上表现为一定形状的几何多面体。组成某种几何多面体的平面称为晶面，由于生长的条件不同，晶体在外形上可能有些歪斜，但同种晶体晶面间夹角(晶面角)是一定的，称为晶面角不变原理。晶体按其内部结构可分为七大晶系和14种晶格类型。晶体都有一定的对称性，有32种对称元素系，对应的对称动作群称做晶体系点群。按照内部质点间作用力性质不同，晶体可分为离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体等四大典型晶体，如食盐、金刚石、干冰和各种金属等。同一晶体也有单晶和多晶(或粉晶)的区别。正方形的橡皮不是晶体．

XRD 即X-ray diffraction 的缩写，是X射线衍射，通过对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱，获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段。X射线是一种波长很短(约为20～0.06埃)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。X射线是原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生的光辐射，主要有连续X射线和特征X射线两种。晶体可被用作X光的光栅，这些很大数目的粒子（原子、离子或分子）所产生的相干散射将会发生光的干涉作用，从而使得散射的X射线的强度增强或减弱。由于大量粒子散射波的叠加，互相干涉而产生最大强度的光束称为X射线的衍射线。满足衍射条件，可应用布拉格公式：2dsinθ=nλ。用已知波长的X射线来测量θ角，从而计算出晶面间距d，这是用于X射线结构分析；另一个是应用已知d的晶体来测量θ角，从而计算出特征X射线的波长，进而可在已有资料查出试样中所含的元素。

1912年，劳厄等人根据理论预见，证实了晶体材料中相距几十到几百皮米（pm）的原子是周期性排列的；这个周期排列的原子结构可以成为X射线衍射的“衍射光栅”；X射线具有波动特性， 是波长为几十到几百皮米的电磁波，并具有衍射的能力。这一实验成为X射线衍射学的第一个里程碑。当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有X射线衍射分析相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关，每种晶体所产生的衍射花样都反映出该晶体内部的原子分配规律。这就是X射线衍射的基本原理。 基本介绍 中文名 ：X射线衍射 外文名 ：diffraction of x-rays 发现者 ：劳厄 发现时间 ：1912年 射线名称 ：特征X射线 套用领域 ：物相分析、应力测定 简介,原理,布拉格方程,运动学衍射理论,动力学衍射理论,套用,物相分析,结晶度的测定,精密测定点阵参数,X射线衍射仪,最新进展, 简介 物质结构的分析尽管可以采用中子衍射、电子衍射、红外光谱、穆斯堡尔谱等方法，但是X射线衍射是最有效的、套用最广泛的手段，而且X射线衍射是人类用来研究物质微观结构的第一种方法。X射线衍射的套用范围非常广泛，现已渗透到物理、化学、地球科学、材料科学以及各种工程技术科学中，成为一种重要的实验方法和结构分析手段，具有无损试样的优点。 X射线是一种波长很短(约为20～0.06埃)的电磁波，能穿透一定厚度的物质，并能使萤光物质发光、照相乳胶感光、气体电离。在用高能电子束轰击金属“靶”材产生X射线，它具有与靶中元素相对应的特定波长，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面间的距离相近，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射线的空间衍射光栅,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。 原理 当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关。这就是X射线衍射的基本原理。 布拉格方程 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，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──布拉格方程：2dsinθ=nλ 式中d为晶面间距；n为反射级数；θ为掠射角；λ为X射线的波长。布拉格方程是X射线衍射分析的根本依据。 运动学衍射理论 Darwin的理论称为X射线衍射运动学理论。该理论把衍射现象作为三维Frannhofer衍射问题来处理，认为晶体的每个体积元的散射与其它体积元的散射无关，而且散射线通过晶体时不会再被散射。虽然这样处理可以得出足够精确的衍射方向，也能得出衍射强度，但运动学理论的根本性假设并不完全合理。因为散射线在晶体内一定会被再次散射，除了与原射线相结合外，散射线之间也能相互结合。Darwin不久以后就认识到这点，并在他的理论中作出了多重散射修正。 动力学衍射理论 Ewald的理论称为动力学理论。该理论考虑到了晶体内所有波的相互作用，认为入射线与衍射线在晶体内相干地结合，而且能来回地交换能量。两种理论对细小的晶体粉末得到的强度公式相同，而对大块完整的晶体，则必须采用动力学理论才能得出正确的结果。 套用 X 射线衍射技术已经成为最基本、最重要的一种结构测试手段，其主要套用主要有以下几个方面： 物相分析 物相分析是X射线衍射在金属中用得最多的方面，分定性分析和定量分析。前者把对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相比较，确定材料中存在的物相；后者则根据衍射花样的强度，确定材料中各相的含量。在研究性能和各相含量的关系和检查材料的成分配比及随后的处理规程是否合理等方面都得到广泛套用。 结晶度的测定 结晶度定义为结晶部分重量与总的试样重量之比的百分数。非晶态合金套用非常广泛，如软磁材料等，而结晶度直接影响材料的性能，因此结晶度的测定就显得尤为重要了。测定结晶度的方法很多，但不论哪种方法都是根据结晶相的衍射图谱面积与非晶相图谱面积决定。 精密测定点阵参数 精密测定点阵参数 常用于相图的固态溶解度曲线的测定。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得到单位晶胞原子数，从而确定固溶体类型；还可以计算出密度、膨胀系数等有用的物理常数。 X射线衍射仪 基本构成 X射线衍射仪基本构成 （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体的计算机系统, 它们的特点是自动化和智慧型化。 最新进展 自1912年劳厄等发现硫酸铜晶体的衍射现象的100年间，X射线衍射这一重要探测手段在人们认识自然、探索自然方面，特别在凝聚态物理、材料科学、生命医学、化学化工、地学、矿物学、环境科学、考古学、历史学等众多领域发挥了积极作用，新的领域不断开拓、新的方法层出不穷，特别是同步辐射光源和自由电子雷射的兴起，X射线衍射研究方法仍在不断拓展，如超快X射线衍射、软X射线显微术、X射线吸收结构、共振非弹性X射线衍射、同步辐射X射线层析显微技术等。这些新型X射线衍射探测技术必将给各个学科领域注入新的活力。

X射线衍射的方向体现在XRD谱的横坐标，X射线衍射强度记录在XRD谱的峰强，解析XRD谱可以获得晶体结构、晶相晶系等的信息。 对无机材料测试研究、金属材料、纳米材料、超导材料、高分子材料等等应用领域都有很好的应用。 X射线衍射对无机材料、金属的分析，常作的就是对材料的物相的定性分析，把对材料测得的点阵平面间距及衍射强度与标准物质物相的衍射数据相比较，确定材料中存在的物相是什么物相？晶体结构是属于立方晶体、四方晶体、六方晶体、三方晶体、正交晶体、三斜晶系、单斜晶系的那一种？空间点阵是14种空间点阵中的哪一种？再进一步的就是进行X射线衍射物相定量分析，根据衍射花样的强度，确定材料中各物相的含量，作出含量比例的计算判断。X射线衍射在金属学、无机材料学、合金、纳米材料等中的应用： 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，出现了许多具有重大意义的结果。如韦斯特格伦（A.Westgren）(1922年)证明α、β和δ铁都是体心立方结构，β-Fe并不是一种新相；而铁中的α—→γ转变实质上是由体心立方晶体转变为面心立方晶体，从而最终否定了β-Fe硬化理论。随后,在用X射线测定众多金属和合金的晶体结构的同时，在相图测定以及在固态相变和范性形变研究等领域中均取得了丰硕的成果。如对超点阵结构的发现，推动了对合金中有序无序转变的研究，对马氏体相变晶体学的测定，确定了马氏体和奥氏体的取向关系；对铝铜合金脱熔的研究等等。目前 X射线衍射(包括散射)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。 精密测定点阵参数 常用于相图的固态溶解度曲线的测定。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得到单位晶胞原子数，从而确定固溶体类型；还可以计算出密度、膨胀系数等有用的物理常数。 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。 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。 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。利用测量点阵平面在不同方向上的间距的变化，可计算出残留应力的大小和方向。 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（如晶体缺陷）。晶体结构分析，材料的织构分析，晶粒大小、结晶度、应力等的测定。 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。 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。主要用于固态物质的物相分析。 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。 特殊状态下的分析 在高温、低温和瞬时情况下的动态分析。 此外，小角度散射用于研究电子浓度不均匀区的形状和大小,X射线形貌术用于研究近完整晶体中的缺陷如位错线等，也得到了重视。

一个小晶体衍射X射线，其衍射方向是与晶体的周期性（d）有关的。一个衍射总可找到一个晶面族HKL，使它与入射线在此面族上符合反射关系，就以此面族的符号HKL作为此衍射之指数。其间关系用布拉格方程（式1）来表示。 　　2dHKLsinθHKL=nλ ⑴ 　　式中，θHKL为入射线或反射线与晶面族之间的夹角（见图2），λ为入射X射线波长，n为反射级数。 　　衍射线的强度是与被重复排列的原子团的结构，也即和原子在晶胞中的分布装况（坐标）有关，其间的关系由方程式⑵表示 　　式中，E称为累积能量，I0为入射线强度，e,m为电子的电荷与质量，c为光速，λ为X射线波长，Vu为晶胞体积，称洛仑兹偏振（LP）因子，|F|为结构振幅，e-2MT为温度因子，A为吸收因子，V为小单晶体的体积，ω为样品的转速，其中结构因子 　　=|FHKL|eiαHKL ⑶ 　　式中，fj,xj,yj,zj 分别为第j个原子的原子散射因子及它在晶胞中的分数坐标（以晶胞边长为1）。n为晶胞中的原子数。αHKL为HKL衍射的相角。从此式可知衍射线强度是与各原子在晶胞中的位置（即结构）有关的，故反过来可从衍射线强度的分析解出晶胞中各原子的位置，即晶体结构。其方法是 ⑷ 　　通过晶胞中的电子密度ρ（x,y,z）的计算。 　　故若知各衍射的FHKL，就可按⑷式计算晶胞的三维电子密度图。原子所在处电子密度应该很高，故依此可定出原子在晶胞中位置，得出晶体结构。但是从衍射强度获得的是结构振幅|F|，|F|与F之间的关系见式⑶。如何求得各HKL衍射的相角αHKL就成为X射线单晶衍射解晶体结构的关键。

X射线衍射的方向体现在XRD谱的横坐标，X射线衍射强度记录在XRD谱的峰强，解析XRD谱可以获得晶体结构、晶相晶系等的信息。对无机材料测试研究、金属材料、纳米材料、超导材料、高分子材料等等应用领域都有很好的应用。X射线衍射对无机材料、金属的分析，常作的就是对材料的物相的定性分析，把对材料测得的点阵平面间距及衍射强度与标准物质物相的衍射数据相比较，确定材料中存在的物相是什么物相?晶体结构是属于立方晶体、四方晶体、六方晶体、三方晶体、正交晶体、三斜晶系、单斜晶系的那一种?空间点阵是14种空间点阵中的哪一种?再进一步的就是进行X射线衍射物相定量分析，根据衍射花样的强度，确定材料中各物相的含量，作出含量比例的计算判断。X射线衍射在金属学、无机材料学、合金、纳米材料等中的应用: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，出现了许多具有重大意义的结果。如韦斯特格伦(A.Westgren)(1922年)证明α、β和δ铁都是体心立方结构，β-Fe并不是一种新相;而铁中的α-→γ转变实质上是由体心立方晶体转变为面心立方晶体，从而最终否定了β-Fe硬化理论。随后,在用X射线测定众多金属和合金的晶体结构的同时，在相图测定以及在固态相变和范性形变研究等领域中均取得了丰硕的成果。如对超点阵结构的发现，推动了对合金中有序无序转变的研究，对马氏体相变晶体学的测定，确定了马氏体和奥氏体的取向关系;对铝铜合金脱熔的研究等等。目前X射线衍射(包括散射)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。精密测定点阵参数常用于相图的固态溶解度曲线的测定。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得到单位晶胞原子数，从而确定固溶体类型;还可以计算出密度、膨胀系数等有用的物理常数。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。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。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。利用测量点阵平面在不同方向上的间距的变化，可计算出残留应力的大小和方向。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(如晶体缺陷)。晶体结构分析，材料的织构分析，晶粒大小、结晶度、应力等的测定。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。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。主要用于固态物质的物相分析。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。特殊状态下的分析在高温、低温和瞬时情况下的动态分析。此外，小角度散射用于研究电子浓度不均匀区的形状和大小,X射线形貌术用于研究近完整晶体中的缺陷如位错线等，也得到了重视。

X射线衍射的方向体现在XRD谱的横坐标，X射线衍射强度记录在XRD谱的峰强，解析XRD谱可以获得晶体结构、晶相晶系等的信息。 对无机材料测试研究、金属材料、纳米材料、超导材料、高分子材料等等应用领域都有很好的应用。 X射线衍射对无机材料、金属的分析，常作的就是对材料的物相的定性分析，把对材料测得的点阵平面间距及衍射强度与标准物质物相的衍射数据相比较，确定材料中存在的物相是什么物相？晶体结构是属于立方晶体、四方晶体、六方晶体、三方晶体、正交晶体、三斜晶系、单斜晶系的那一种？空间点阵是14种空间点阵中的哪一种？再进一步的就是进行X射线衍射物相定量分析，根据衍射花样的强度，确定材料中各物相的含量，作出含量比例的计算判断。X射线衍射在金属学、无机材料学、合金、纳米材料等中的应用： 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，出现了许多具有重大意义的结果。如韦斯特格伦（A.Westgren）(1922年)证明α、β和δ铁都是体心立方结构，β-Fe并不是一种新相；而铁中的α—→γ转变实质上是由体心立方晶体转变为面心立方晶体，从而最终否定了β-Fe硬化理论。随后,在用X射线测定众多金属和合金的晶体结构的同时，在相图测定以及在固态相变和范性形变研究等领域中均取得了丰硕的成果。如对超点阵结构的发现，推动了对合金中有序无序转变的研究，对马氏体相变晶体学的测定，确定了马氏体和奥氏体的取向关系；对铝铜合金脱熔的研究等等。目前 X射线衍射(包括散射)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。 精密测定点阵参数 常用于相图的固态溶解度曲线的测定。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得到单位晶胞原子数，从而确定固溶体类型；还可以计算出密度、膨胀系数等有用的物理常数。 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。 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。 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。利用测量点阵平面在不同方向上的间距的变化，可计算出残留应力的大小和方向。 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（如晶体缺陷）。晶体结构分析，材料的织构分析，晶粒大小、结晶度、应力等的测定。 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。 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。主要用于固态物质的物相分析。 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。 特殊状态下的分析 在高温、低温和瞬时情况下的动态分析。 此外，小角度散射用于研究电子浓度不均匀区的形状和大小,X射线形貌术用于研究近完整晶体中的缺陷如位错线等，也得到了重视。

研究X射线波长和一般晶体晶格参数发现，两者的尺寸是数值相当或比较接近，从而有科学家断言，晶体晶格是X射线发生衍射现象的天然栅栏！后来果然得到了验证。晶体是这样；非晶体的物质没有这种有规律的格子排列格局，当然就不能获得X射线衍射现象了。物质有没有固定的熔点、沸点，并没有验证是一个纯净物、包括晶体的独有的予以可区别其它物质的测试属性。晶体的熔点、沸点是相对比较固定，熔程也是比较窄，但拥有这一熔点、沸点的物质未必仅此一个；有些非晶体的纯净物，其熔点沸点也会在一定数值、熔程也会很窄。总之，可能在二十世纪初期还可以这样做，但现在更科学的大型精密仪器分析法出现后，就不被认同了。X射线衍射原理及应用介绍： 特征X射线及其衍射 X射线是一种波长很短(约为20～0.06 nm)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(10^(-8)cm)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射线的空间衍射光栅,即当一束X射线通过晶体时将会发生衍射；衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上增强、而在其它方向上减弱；分析在照相底片上获得的衍射花样，便可确定晶体结构。这一预见随后为实验所验证。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： 2d sinθ=nλ，式中，λ为X射线的波长，衍射的级数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)入射到某一具有d点阵平面间距的原子面上时,在满足布拉格方程时，会在反射方向上获得一组因叠加而加强的衍射线。 X射线衍射应用： 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，出现了许多具有重大意义的结果。如韦斯特格伦（A.Westgren）(1922年)证明α、β和δ铁都是体心立方结构，β-Fe并不是一种新相;而铁中的α—→γ相转变实质上是由体心立方晶体转变为面心立方晶体，从而最终否定了β-Fe硬化理论。随后,在用X射线测定众多金属和合金的晶体结构的同时，在相图测定以及在固态相变和范性形变研究等领域中均取得了丰硕的成果。如对超点阵结构的发现，推动了对合金中有序无序转变的研究；对马氏体相变晶体学的测定，确定了马氏体和奥氏体的取向关系；对铝铜合金脱溶的研究等等。目前 X射线衍射(包括X射线散射)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。 在金属中的主要应用有以下方面： （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。 此外，小角度散射用于研究电子浓度不均匀区的形状和大小,X射线形貌术用于研究近完整晶体中的缺陷如位错线等，也得到了重视。 X射线分析的新发展 金属X射线分析由于设备和技术的普及已逐步变成金属研究和材料测试的常规方法。早期多用照相法，这种方法费时较长，强度测量的精确度低。50年代初问世的计数器衍射仪法具有快速、强度测量准确，并可配备计算机控制等优点，已经得到广泛的应用。但使用单色器的照相法在微量样品和探索未知新相的分析中仍有自己的特色。从70年代以来，随着高强度X射线源（包括超高强度的旋转阳极X射线发生器、电子同步加速辐射,高压脉冲X射线源）和高灵敏度探测器的出现以及电子计算机分析的应用，使金属 X射线学获得新的推动力。这些新技术的结合，不仅大大加快分析速度，提高精度，而且可以进行瞬时的动态观察以及对更为微弱或精细效应的研究。 5、X射线物相分析 X射线照射晶体物相产生一套特定的粉未衍射图谱或数据D-I值。其中D-I与晶胞形状和大小有关，相对强度I/I0，与质点的种类和位置有关。与人的手指纹相似，每种晶体物相都有自己独特的XPD谱。不同物相物质即使混在一起，它们各自的特征衍射信息也会独立出现，互不干扰。据此可以把任意纯净的或混合的晶体样品进行定性或定量分析。 （1） X射线物相定性分析 粉未X射线物相定性分析无须知晓物质晶格常数和晶体结构，只须把实测数据与（粉未衍射标准联合会）发行的PDF卡片上的标准值核对，就可进行鉴定。 当然这是对那些被测试研究收集到卡片集中的晶相物质而言的，卡片记载的解析结果都可引用。《粉末衍射卡片集》是目前收集最丰富的多晶体衍射数据集，包括无机化合物，有机化合物，矿物质，金属和合金等。1969年美国材料测试协会与英、法、加等多国相关协会联合组成粉末衍射标准联合会，收集整理、编辑出版PDF卡片,每年达到无机相各一组,每组1500-2000张不等.1967年前后,多晶粉未衍射谱的电子计示示机检索程序和数据库相继推出.日本理学公司衍射射仪即安装6个检索程序(1)含947个相的程序;(2)含2716个相的常用相程序;(3)含3549个相的矿物程序;(4)含6000个相的金属和合金程序;(5)含31799个相的无机相程序(6)含11378个相的有机相程序.每张片尾记录一个物相。 （2）多相物质定性分析 测XRD谱，得d值及相对强度后查索引，得卡片号码后查到卡片，在±1%误差范围内若解全部数据符合，则可判断该物质就是卡片所载物相，其晶体结构及有关性能也由卡片而知。这是单一物相定性分析。 多相混合物质的XRD谱是各物相XRD谱的迭加，某一相的谱线位置和强度不因其它物相的存在而改变，除非两相间物质吸收系数差异较大会互相影响到衍射强度。固熔体的XRD谱则以主晶相的XRD为主。 已知物相组分的多相混合物，或者先尝试假设各物相组分，它们的XRD谱解析相对要容易得多。分别查出这些单一物相的已知标准衍射数据，d值和强度，将它们综合到一起，就可以得到核实其有无。如钢铁中的δ相（马氏体或铁素体）γ相（奥氏体）和碳化物多相。 完全未知的多相混合物，应设法从复相数据中先查核确定一相，再对余下的数据进行查对。每查出一相就减少一定难度，直至全部解决。当然对于完全未知多相样品可以了解其来源、用途、物性等推测其组分；通过测试其原子吸收光谱、原子发射光谱，IR、化学分析、X射线荧光分析等测定其物相的化学成分，推测可能存在的物相。查索到时，知道组分名称的用字顺索引查，使用d值索引前，要先将全部衍射强度归一化，然后分别用一强线、二强线各种组合、三强线各种组合…联合查找直至查出第一主相。标记其d值，I/I1值。把多余的d值，I/I1值再重新归一化，包括与第一主相d值相同的多余强度值。继续查找确定第二主相，直至全部物相逐一被查找出来并核对正确无误。遇到没被PDF卡收录的物相时，需按未知物相程序解析指认。 物相定性分析中追求数据吻合程度时，（1）d值比I/I1值更重要，更优先。因为d测试精度高，重现性好；而强度受纯度（影响分辨率）、结晶度（影响峰形）样品细微度（同Q值时吸收不同），辐射源波长（同d值，角因子不同）、样品制备方法（有无择优取向等）、测试方法（照相法或衍射仪法）等因素影响，不易固定。（2）低角度衍射线比高角度线重要。对不同晶体而言低角度线不易重迭，而高角度线易重迭或被干扰。（3）强线比弱线重要。尤其要重视强度较大的大d值线。（3） X射线物相定量分析 基本原理和分析 在X射线物相定性分析基础上的定量分析是根据样品中某一物相的衍射线积分强度正变化于其含量。不能严格正比例的原因是样品也产生吸收。对经过吸收校正后的的衍射线强度进行计算可确定物相的含量。这种物相定量分析是其它方法，如元素分析、成分组分分析等所不能替代的。 6、结晶度的XRD测定 7、高分子结晶体的X射线衍射研究

1912年劳埃等人根据理论预见，并用实验证实了X射线与晶体相遇时能发生衍射现象，证明了X射线具有电磁波的性质，成为X射线衍射学的第一个里程碑。当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有X射线衍射分析相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关，每种晶体所产生的衍射花样都反映出该晶体内部的原子分配规律。这就是X射线衍射的基本原理。

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。

提问宝宝知道宝宝问题妈妈知道立即下载“目前所有的有机化合物都可以进行x射线晶体衍射测定结构”正确吗？如题拍照搜题秒出答案，下载作业帮立即下载满意回答1楼的说得不错。晶体的晶格栏栅结构是X射线发生衍射现象的理想条件。无机晶体、混晶体、金属晶体、合金体、共熔体、有机化合物晶体、高分子晶体、生物大分子晶体等晶体类物质以及上述物质的部分晶体、粉末微晶体等都是X射线衍射研究的当然对象。有机化合物，已经有相当一部分被制备成晶体进行了X射线衍射研究，但还远不是全部。有些有机化合物，你没有测定X射线衍射研究、但别人可能已经进行了。你把它制备成晶体、半晶体、部分结晶体、粉末微晶体、甚至制备失败没有多少结晶度的实验品或者完全非晶体，都可以进行X射线衍射测定结构。目前，进行X射线衍射测定是需要成本的。如果不怕花费，你可以把你手头上的任何有机化合物进行测定。最低的收获可能就是 该物质是100%的非晶体！但是，不能忘记，X射线衍射实验的目的是为了测定晶体结构、利用晶形晶相鉴定物质、或测定结晶度、含量等等。因此，这些样品的形态应该是固态、最低也应该是液晶态，液态或气态显然是不妥的。这样说，就不是目前所有的有机化合物了。所以说，说“目前所有的有机化合物都可以进行x射线晶体衍射测定结构”是不正确的。

打单晶是指单晶X射线衍射，X射线衍射分析是利用晶体形成的X射线衍射，对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法。将具有一定波长的X射线照射到结晶性物质上时，X射线因在结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射，散射的X射线在某些方向上相位得到加强，从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象。衍射X射线满足布拉格（W.L.Bragg）方程：2dsinθ=nλ式中：λ是X射线的波长；θ是衍射角；d是结晶面间隔；n是整数。波长λ可用已知的X射线衍射角测定，进而求得面间隔，即结晶内原子或离子的规则排列状态。将求出的衍射X射线强度和面间隔与已知的表对照，即可确定试样结晶的物质结构，此即定性分析。从衍射X射线强度的比较，可进行定量分析。本法的特点在于可以获得元素存在的化合物状态、原子间相互结合的方式，从而可进行价态分析，可用于对环境固体污染物的物相鉴定，如大气颗粒物中的风砂和土壤成分、工业排放的金属及其化合物（粉尘）、汽车排气中卤化铅的组成、水体沉积物或悬浮物中金属存在的状态等等。

用高能电子束轰击金属"靶"材产生X射线，它具有与靶中元素相对应的特定波长，称为特征(或标识)X射线。如通常使用的靶材对应的X射线的波长大约为1.5406埃。考虑到X射线的波长和晶体内部原子面间的距离相近，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射线的空间衍射光栅,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。

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平面点阵族的方式是很多的，其平面点阵的构造和面间距d可以是不同的。晶体结构的周期性就可以由这一组dHKL来表示。一个小晶体衍射X射线，其衍射方向是与晶体的周期性（d）有关的。一个衍射总可找到一个晶面族HKL，使它与入射线在此面族上符合反射关系，就以此面族的符号HKL作为此衍射之指数。其间关系用布拉格方程（式1）来表示。2dHKLsinθHKL=nλ ⑴式中，θHKL为入射线或反射线与晶面族之间的夹角（见图2），λ为入射X射线波长，n为反射级数。衍射线的强度是与被重复排列的原子团的结构，也即和原子在晶胞中的分布装况（坐标）有关，其间的关系由方程式⑵表示式中，E称为累积能量，I0为入射线强度，e,m为电子的电荷与质量，c为光速，λ为X射线波长，Vu为晶胞体积，称洛仑兹偏振（LP）因子，|F|为结构振幅，e-2MT为温度因子，A为吸收因子，V为小单晶体的体积，ω为样品的转速，其中结构因子=|FHKL|eiαHKL ⑶式中，fj,xj,yj,zj 分别为第j个原子的原子散射因子及它在晶胞中的分数坐标（以晶胞边长为1）。n为晶胞中的原子数。αHKL为HKL衍射的相角。从此式可知衍射线强度是与各原子在晶胞中的位置（即结构）有关的，故反过来可从衍射线强度的分析解出晶胞中各原子的位置，即晶体结构。其方法是 ⑷通过晶胞中的电子密度ρ（x,y,z）的计算。故若知各衍射的FHKL，就可按⑷式计算晶胞的三维电子密度图。原子所在处电子密度应该很高，故依此可定出原子在晶胞中位置，得出晶体结构。但是从衍射强度获得的是结构振幅|F|，|F|与F之间的关系见式⑶。如何求得各HKL衍射的相角αHKL就成为X射线单晶衍射解晶体结构的关键。

X射线衍射原理及应用介绍 特征X射线及其衍射 X射线是一种波长很短(约为20～0.06 nm)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(10^(-8)cm)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射线的空间衍射光栅,即当一束 X射线通过晶体时将会发生衍射；衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上增强、而在其它方向上减弱；分析在照相底片上获得的衍射花样，便可确定晶体结构。这一预见随后为实验所验证。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： 2d sinθ=nλ，式中，λ为X射线的波长，衍射的级数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)入射到某一具有d点阵平面间距的原子面上时,在满足布拉格方程时，会在反射方向上获得一组因叠加而加强的衍射线。 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，出现了许多具有重大意义的结果。如韦斯特格伦（A.Westgren）(1922年)证明α、β和δ铁都是体心立方结构，β-Fe并不是一种新相;而铁中的α—→γ相转变实质上是由体心立方晶体转变为面心立方晶体，从而最终否定了β-Fe硬化理论。随后,在用X射线测定众多金属和合金的晶体结构的同时，在相图测定以及在固态相变和范性形变研究等领域中均取得了丰硕的成果。如对超点阵结构的发现，推动了对合金中有序无序转变的研究；对马氏体相变晶体学的测定，确定了马氏体和奥氏体的取向关系；对铝铜合金脱溶的研究等等。目前 X射线衍射(包括X射线散射)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。 在金属中的主要应用有以下方面： （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。 此外，小角度散射用于研究电子浓度不均匀区的形状和大小,X射线形貌术用于研究近完整晶体中的缺陷如位错线等，也得到了重视。 X射线分析的新发展 金属X射线分析由于设备和技术的普及已逐步变成金属研究和材料测试的常规方法。早期多用照相法，这种方法费时较长，强度测量的精确度低。50年代初问世的计数器衍射仪法具有快速、强度测量准确，并可配备计算机控制等优点，已经得到广泛的应用。但使用单色器的照相法在微量样品和探索未知新相的分析中仍有自己的特色。从70年代以来，随着高强度X射线源（包括超高强度的旋转阳极X射线发生器、电子同步加速辐射,高压脉冲X射线源）和高灵敏度探测器的出现以及电子计算机分析的应用，使金属 X射线学获得新的推动力。这些新技术的结合，不仅大大加快分析速度，提高精度，而且可以进行瞬时的动态观察以及对更为微弱或精细效应的研究。 5、X射线物相分析 X射线照射晶体物相产生一套特定的粉未衍射图谱或数据D-I值。其中D-I与晶胞形状和大小有关，相对强度I/I0，与质点的种类和位置有关。与人的手指纹相似，每种晶体物相都有自己独特的XPD谱。不同物相物质即使混在一起，它们各自的特征衍射信息也会独立出现，互不干扰。据此可以把任意纯净的或混合的晶体样品进行定性或定量分析。 （1） X射线物相定性分析 粉未X射线物相定性分析无须知晓物质晶格常数和晶体结构，只须把实测数据与（粉未衍射标准联合会）发行的PDF卡片上的标准值核对，就可进行鉴定。 当然这是对那些被测试研究收集到卡片集中的晶相物质而言的，卡片记载的解析结果都可引用。《粉末衍射卡片集》是目前收集最丰富的多晶体衍射数据集，包括无机化合物，有机化合物，矿物质，金属和合金等。1969年美国材料测试协会与英、法、加等多国相关协会联合组成粉末衍射标准联合会，收集整理、编辑出版PDF卡片,每年达到无机相各一组,每组1500-2000张不等.1967年前后,多晶粉未衍射谱的电子计示示机检索程序和数据库相继推出.日本理学公司衍射射仪即安装6个检索程序(1)含947个相的程序;(2)含2716个相的常用相程序;(3)含3549个相的矿物程序;(4)含6000个相的金属和合金程序;(5)含31799个相的无机相程序(6)含11378个相的有机相程序.每张片尾记录一个物相。 （2）多相物质定性分析 测XRD谱，得d值及相对强度后查索引，得卡片号码后查到卡片，在±1%误差范围内若解全部数据符合，则可判断该物质就是卡片所载物相，其晶体结构及有关性能也由卡片而知。这是单一物相定性分析。 多相混合物质的XRD谱是各物相XRD谱的迭加，某一相的谱线位置和强度不因其它物相的存在而改变，除非两相间物质吸收系数差异较大会互相影响到衍射强度。固熔体的XRD谱则以主晶相的XRD为主。 已知物相组分的多相混合物，或者先尝试假设各物相组分，它们的XRD谱解析相对要容易得多。分别查出这些单一物相的已知标准衍射数据，d值和强度，将它们综合到一起，就可以得到核实其有无。如钢铁中的δ相（马氏体或铁素体）γ相（奥氏体）和碳化物多相。 完全未知的多相混合物，应设法从复相数据中先查核确定一相，再对余下的数据进行查对。每查出一相就减少一定难度，直至全部解决。当然对于完全未知多相样品可以了解其来源、用途、物性等推测其组分；通过测试其原子吸收光谱、原子发射光谱，IR、化学分析、X射线荧光分析等测定其物相的化学成分，推测可能存在的物相。查索到时，知道组分名称的用字顺索引查，使用d值索引前，要先将全部衍射强度归一化，然后分别用一强线、二强线各种组合、三强线各种组合…联合查找直至查出第一主相。标记其d值，I/I1值。把多余的d值，I/I1值再重新归一化，包括与第一主相d值相同的多余强度值。继续查找确定第二主相，直至全部物相逐一被查找出来并核对正确无误。遇到没被PDF卡收录的物相时，需按未知物相程序解析指认。 物相定性分析中追求数据吻合程度时，（1）d值比I/I1值更重要，更优先。因为d测试精度高，重现性好；而强度受纯度（影响分辨率）、结晶度（影响峰形）样品细微度（同Q值时吸收不同），辐射源波长（同d值，角因子不同）、样品制备方法（有无择优取向等）、测试方法（照相法或衍射仪法）等因素影响，不易固定。（2）低角度衍射线比高角度线重要。对不同晶体而言低角度线不易重迭，而高角度线易重迭或被干扰。（3）强线比弱线重要。尤其要重视强度较大的大d值线。（3） X射线物相定量分析 基本原理和分析 在X射线物相定性分析基础上的定量分析是根据样品中某一物相的衍射线积分强度正变化于其含量。不能严格正比例的原因是样品也产生吸收。对经过吸收校正后的的衍射线强度进行计算可确定物相的含量。这种物相定量分析是其它方法，如元素分析、成分组分分析等所不能替代的。 6、结晶度的XRD测定 7、高分子结晶体的X射线衍射研究